Détecteur AMS : à la recherche de traces d’antimatière

Le Spectromètre magnétique alpha AMS tentera de percer certains des plus grands mystères de la physique moderne, en recherchant dans l’espace des traces d’antimatière et de matière noire, phénomènes qui, à ce jour, restent insaisissables.

Dans des laboratoires comme le CERN, les physiciens ont observé que matière et antimatière se comportent de façon quasi-identique. Chaque particule de matière possède sa propre antiparticule, qui est équivalente, mais dont la charge est opposée. Au contact l’une de l’autre, matière et antimatière s’annihilent. Lors du Big Bang, elles auraient été produites en quantité égale ; pourtant, notre Univers semble aujourd’hui entièrement constitué de matière. La nature préfèrerait-elle la matière à l’antimatière ? L’une des principales missions d’AMS sera de répondre à cette question en recherchant des noyaux d’antimatière qui signaleraient l’existence de grandes quantités d’antimatière ailleurs dans l’Univers. À cette fin, AMS traquera les rayons cosmiques en provenance de l’espace avec une sensibilité sans précédent.

« Le cosmos est le laboratoire ultime, explique Samuel Ting, prix Nobel de physique et porte-parole de l’expérience AMS. De sa position dans l’espace, AMS étudiera des questions comme l’antimatière, la matière noire et l’origine des rayons cosmiques. Toutefois, son objectif le plus stimulant sera d’explorer l’inconnu, car, chaque fois que l’on explore des territoires vierges avec une sensibilité inégalée, on peut s’attendre à faire des découvertes passionnantes et inimaginables. »

À l’instar du télescope qui capte la lumière des étoiles pour mieux comprendre l’Univers, le détecteur AMS traquera des particules chargées telles que des protons, des électrons ou des noyaux atomiques, qui bombardent en permanence notre planète. En étudiant le flux de ces rayons cosmiques avec une précision très fine, AMS sera suffisamment sensible pour détecter un seul antinoyau parmi un milliard d’autres particules.

« C’est un moment passionnant pour la science fondamentale, estime le Directeur général du CERN, Rolf Heuer. AMS et le LHC devraient s’avérer complémentaires. En étudiant des questions similaires sous des angles différents, ils nous permettent de sonder en parallèle certains des mystères de l’Univers. »

AMS pourrait également apporter une contribution importante à la quête de la mystérieuse matière noire, qui représenterait environ 25 % du bilan masse-énergie de l’Univers. En particulier, si la matière noire est composée de particules supersymétriques, AMS pourrait la détecter de manière indirecte en enregistrant une anomalie dans le flux de rayons cosmiques.

« Jamais dans l’histoire de la science nous n’avons eu autant conscience de notre ignorance, poursuit Roberto Battiston, porte-parole adjoint de l’expérience AMS. Aujourd’hui, ce que nous savons c’est que nous ignorons tout de ce qui constitue 95 % de notre Univers. »

Le Centre des opérations d’AMS (POC, Payload Operation Centre) qui ouvrira en juin 2011 au CERN, tout près de l’endroit où le détecteur AMS a été assemblé en salle blanche accueillera les physiciens en charge de commander l’AMS, recevoir et analyser les données en provenance de la Station spatiale internationale.

Le projet AMS est le fruit d’une vaste collaboration internationale et il a bénéficié d’une importante participation européenne. Dirigé par le prix Nobel de physique Samuel Ting, il mobilise environ 600 chercheurs d’États membres du CERN (Allemagne, Danemark, Espagne, Finlande, France, Italie, Pays-Bas, Portugal et Suisse), ainsi que de Chine, de Corée, des États-Unis d’Amérique, du Mexique et de Taiwan.

Suivre le lancement d’AMS en direct : Il sera possible de suivre le lancement d’AMS en direct sur le web, à l’adresse suivante : http://webcast.cern.ch