De l’autre côté de la planète, en Californie, une équipe de 500 scientifiques vient de lancer une expérience de 186 millions de livres [1,86 milliard de FF] destinée à répondre à la question qui turlupine les physiciens depuis des années : qu’est-ce qui cloche dans l’Univers ?

Ou, plus précisément, comment se fait-il que ce dernier recèle assez de matière pour avoir pu former des planètes, des étoiles, des galaxies et bien d’autres choses encore ?

Par exemple, chaque lecteur de cet article est composé d’environ cinquante milliards de milliards de milliards de protons, et pourtant, selon les strictes lois de la physique, nous ne devrions même pas exister.

Les physicians ont calculé que des quantités équivalentes de matière et d’antimatière ont été créées lors du big bang.

Or, quand la matière et l’antimatière se sont rencontrées, elles auraient dû disparaître pour former de l’énergie pure.

Ce processus d’annihilation a bien eu lieu en partie, puisque l’Univers actuel est tout entier baigné de cette énergie (baptisée "rayonnement cosmique de fond à très haute fréquence").

Mais pourquoi la totalité de l’antimatière a-t-elle disparu alors que des quantités énormes de matière subsistent dans et autour de nous ?

Pour comprendre le phénomène, les scientifiques de dix institutions britanniques, appuyés par le Particle Physics and Astronomy Research Council [Conseil de recherche en astronomic et en physique des particules], ont travaillé jour et nuit pour préparer une nouvelle expérience au Stanford Linear Accelerator Centre (SLAC), situé en Californie.

L’origine de cette expérience remonte à 1928, lorsque le physicien britannique Paul Dirac suggéra l’existence de l’antimatière.

A cheque particule correspond une particule de masse égale mais qui en est l’exact contraire sous plusieurs aspects, dont celui de la charge électrique.

C’est pour cette raison que ces deux particules s’annihilent l’une l’autre si jamais elles viennent à entrer en contact, par exemple quand de l’antimatière est artificiellement créée au sein d’un accélérateur.

Il y a une trentaine d’années, le physicien Andreï Sakharov a émis l’hypothèse selon laquelle tout avait dû se jouer une fraction de seconde après le big bang.

Lors de la création de notre Univers bancal, un infime déséquilibre aurait permis qu’une seule particule de matière survive parmi un milliard de particules créées dans l’enfer primordial.

Dix pays ont mis leurs moyens en commun dans le cadre du SLAC afin d’utiliser BaBar, un détecteur de 1 200 tonnes qui tire son nom du héros des livres pour enfants et des particules B (matière) et B-bar (antimatière) qu’il étudie.

Avec BaBar, "nous espérons observer les infimes différences de comportement entre la matière et l’antimatière qui expliquerait l’énorme déséquilibre que nous constatons dans l’Univers", explique le Pr Ken Peach, du Rutherford Appleton Laboratory (Oxfordshire).

" Jusqu’à présent, nous n’avions jamais eu la possibilité de créer suffisamment de particules pour étudier cette différence, ni disposé de détecteurs capables d’enregistrer assez de détails, ajoute-t-il.

BaBar nous offre l’occasion d’effectuer un pas gigantesque dans la compréhension de notre Univers."

Les scientifiques ont amélioré un accélérateur existent, Pep 2, capable de créer des millions de particules B et B-bar en provoquant la collision d’électrons avec leurs équivalents d’antimatière, les positrons.

Du fait de la durée de vie très brève de ces particules - une picoseconde (10-12 s), soit un millième de milliardième de seconde -, BaBar est une machine extraordinairement complexe, composée de plusieurs détecteurs disposés en couches autour de son axe.

"Plus d’une cinquantaine de Britanniques ont participé à sa mise au point, pour laquelle ils ont investi 8 millions de livres [80 millions de FF] de composants britanniques" souligne le Pr Michael Green, du Royal Holloway College de Londres.

Par exemple, pour assembler le " calorimètre " de BaBar [qui analyse la lumière résultant de la collision entre les électrons et les positrons], l’entreprise Hilger Crystals de Margate a fabriqué un millier de cristaux d’iodure de césium, de la taille d’une brique, qui émettent des éclairs verdâtres quand des particules les percutent.

Une fois BaBar réalisé, il a fallu le tester. Le détecteur a enregistré la pluie de particules qui bombarde en permanence la Terre.

Les scientifiques ont observé son impact sous forme de traînées d’énergie dans la chambre d’observation et le calorimètre de l’appareil.

Puis vint une opération délicate : le couplage de BaBar et de l’accélérateur Pep 2.

"Les premiers jours de travail avec un nouvel accélérateur ont des similitudes avec le domptage d’un fauve", remarque Adrian McKemey, un professeur de l’université Brunel de Londres détaché au SLAC.

"Les niveaux de radiation sont assez élevés, ajoute-t-il.

Le détecteur que nous avons mis au point est comparable à une voiture de sport perfectionnée.

Nous en sommes fiers et le couvrons de soins, mais nous ne découvrons ce qu’il a vraiment dans les tripes qu’en lui faisant quitter volontairement la piste."

Lors des premiers essais, les électrons n’ont parcouru que le tiers de la circonférence de Pep 2 avant de s’écraser contre un bloc d’acier à 35 mètres de BaBar.

Il a fallu attendre plusieurs jours avant que les physiciens n’arrivent à les faire parvenir jusqu’à BaBar.

Les seuls éléments actifs de l’appareil étaient son calorimètre et un détecteur de radiations Tcherenkov. Ces radiations sont émises lorsque les particules devancent la lumière, laquelle se déplace moins vite quand elle traverse le détecteur.

"On a entendu des soupirs de soulagement quand les moniteurs ont montré les schémas de collision à l’intérieur du calorimètre et du détecteur Tcherenkov : les deux dispositifs se sont illuminés comme des sapins de Noël au moment où les débris des électrons interceptés les pénétraient", raconte John Fry, professeur à l’université de Liverpool, lui aussi détaché au SLAC.

"Malheureusement, le système d’acquisition des données s’est avéré incapable d’enregistrer l’énorme masse d’informations transmises par le détecteur Tcherenkov", regrette-t-il.

On dut tirer du lit quelques experts pour endiguer le déluge de données.

"Chacun s’est acharné à résoudre le problème et tout le monde en a oublié le champagne.

A 6 heures du matin, la totalité des détecteurs, à part un seul, enregistrait correctement les données."

La course dans laquelle se sont lancés les physiciens n’est pas seulement motivée par le désir d’être les premiers à obtenir une notion plus précise de la naissance de la matière dans l’Univers.

Avec un peu de chance, ces expériences pourraient mettre à mal le modèle théorique actuel qui décrit les particules et les forces fondamentales de la nature.

Ce modèle est en effet incapable d’expliquer la prépondérance de la matière dans l’Univers, puisqu’il prévoit l’existence d’environ mille milliards de fois moins de protons que nous ne pouvons actuellement en observer.

Quiconque résoudra cette énigme sera digne d’un prix Nobel.