Quand la lumière devient matière

Des faisceaux laser. Image d'illustration. Jake May/AP/SIPA
Des faisceaux laser. Image d’illustration. Jake May/AP/SIPA

Quand la lumière devient matière : l’incroyable expérience enfin réalisée ?

Une équipe britannique affirme qu’il est possible de créer des particules matérielles à partir de rayons lumineux grâce à un laser ultra-puissant.

PHYSIQUE. Fabriquer de la matière à partir de la lumière – un phénomène quantique du monde subatomique – nul n’y était encore parvenu. Des chercheurs britanniques de l’Imperial College London ont annoncé avoir trouvé le moyen de parvenir à cette incroyable prouesse, dans un article paru dans la revue Nature ce dimanche ce 18 mai.

Habituellement, dans les accélérateurs de particules, matière et antimatière s’annihilent spontanément en émettant des photons de haute énergie, mais une paire de photons peut-elle se transformer en matière ? En théorie c’est possible, les physiciens Gregory Breit et John Wheeler l’avaient prédit en 1934 selon la célèbre équation d’Einstein E=mc² qui postule qu’énergie et matière sont deux entités équivalentes, m étant la masse et c étant la vitesse de la lumière. Si l’annihilation matière-antimatière survient fréquemment, l’opération inverse (c’est à dire la matérialisation) n’avait jamais été observée.

Une expérience de collision de particules

PHOTONS. Dans l’expérience, deux photons qui entrent en collision ont abouti à la formation d’un électron et d’un positron (ou antiélectron). L’électron est une particule subatomique ordinaire, tandis que le positron (de même masse mais chargé positivement) est l’antiparticule associée à l’électron.

Le principe se déroule en deux étapes. D’abord des électrons sont accélérés jusqu’à atteindre une vitesse légèrement inférieure à celle de la lumière. En cognant une plaque d’or, ils libèrent des photons un milliard de fois plus énergétiques que la lumière visible. Dans un deuxième temps, à travers un hohlraum (petit tube en or fermé, percé d’une fente sur le côté) pénètre un laser ultra-puissant. C’est là où survient la collision entre les photons du laser et ceux émis par la feuille d’or, permettant la formation de 100 000 paires d’électrons/positrons.

Un résultat non-observable à l’œil nu

MICROSCOPE. Selon les chercheurs, l’expérience pourrait être réalisée dans moins d’un an, permettant de confirmer cette théorie. En effet, la technologie nécessaire à la réalisation de ces travaux serait d’ores et déjà disponible en Grande-Bretagne. Le professeur Steve Rose, auteur de l’article, prévient cependant que si le dispositif venait à fonctionner, les résultats devraient être observés au microscope. En effet, le but premier est d’obtenir des particules subatomiques, et la création d’objets visibles à l’œil nu n’est pour le moment pas envisagée.

Vers une meilleure compréhension de la formation de l’univers

MYSTERES. L’expérience permettrait de comprendre les phénomènes qui ont eu lieu lors des premiers instants de notre univers, où cette matérialisation quantique était supposée fréquente. Les mystères de la création de la matière sont-ils sur le point d’être résolus ? La théorie ne demande qu’à être vérifiée.

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Source : http://www.sciencesetavenir.fr/fondamental/20140519.OBS7685/quand-la-lumiere-devient-matiere.html

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