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Il y aura 80 ans aujourd’hui, le physicien Carl Anderson publiait dans la revue Physical Review un article annonçant la découverte du positon.
Le positon est pour l’antimatière l’équivalent de l’électron. Les deux particules ont des masses identiques mais des charges opposées. Quand un électron et un positon entrent en interaction, ils s’annihilent, produisant une grande quantité d’énergie sous la forme de deux rayons gamma.
Au début des années 1930, Anderson et son mentor, Robert A. Millikan, utilisaient une chambre à brouillard pour mesurer des rayons cosmiques de haute énergie.
Dans ce type de dispositif, une cavité est remplie de vapeur sursaturée, généralement de l’eau ou de l’alcool, qui se condense autour des sillages d’ions laissées par des particules chargées se déplaçant rapidement, ce qui permet de détecter ces particules. Les physiciens peuvent déduire la charge d’une particule en observant la façon dont sa trajectoire est incurvée lorsque la chambre est soumise à un champ magnétique.
En août 1932, Anderson photographiait la trace d’une particule de haute énergie ayant une masse approximativement équivalente à celle d’un électron, mais ayant une charge positive. En mesurant à la fois l’énergie perdue par la particule lorsqu’elle traverse une plaque de plomb à l’intérieur de la chambre et la longueur de la trace de l’autre côté de la plaque, il a pu fixer une limite supérieure à la masse de la particule. Celle-ci était du même ordre de grandeur que la masse de l’électron.
Anderson avait donc observé une nouvelle sorte de particule, à laquelle il devait donner le nom de positon. Cette particule était la première antiparticule observée, l’antiélectron.
Le résultat d’Anderson était publié le 15 mars 1933. Malgré le scepticisme exprimé alors par la communauté scientifique, le positon correspondait à l'antiélectron prédit du point de vue théorique par Paul Dirac. Le résultat d’Anderson devait être confirmé rapidement, car dès mars 1933, Patrick Blackett et Giuseppe Occhialini présentaient des éléments venant clairement corroborer cette découverte.
Aujourd’hui, il existe de nombreuses utilisations des positons en physique des particules et dans d'autres domaines. Ainsi, les positons ont pu être utilisés dans les collisionneurs électron-positon, dans lesquels des paquets d’électrons et de positons sont projetés les uns contre les autres à une vitesse proche de celle de la lumière, permettant aux physiciens de découvrir d’autres particules élémentaires. La plus grande des machines de ce type a été le Grand collisionneur électron-position (LEP), prédécesseur du LHC au CERN. Les positons sont aussi la matière première de la tomographie par émission de positons (TEP), technique qui permet de réaliser des images tridimensionnelles des processus se produisant dans le corps.
La découverte de Carl Anderson, il y a tout juste 80 ans, reste donc d'actualité.
Voir l’article :
“The positive electron” par Carl Anderson, Physical Review, 13 mars 1933, vol. 43, p. 491