Que se passe-t-il quand la matière rencontre son double, l'antimatière ?

Chaque particule de matière a un jumeau en miroir : même masse, mais charge électrique opposée et autres nombres quantiques inversés. Le jumeau de l'électron s'appelle le positron. Quand une particule rencontre son jumeau, elles ne rebondissent pas l'une sur l'autre : elles s'annihilent complètement, toute leur masse se transformant en énergie, généralement sous forme de rayons gamma.

Ce monde en miroir a d'abord été trouvé sur le papier, pas en laboratoire. En 1928, le physicien Paul Dirac écrit une équation pour décrire l'électron en combinant mécanique quantique et relativité restreinte. L'équation fonctionne, mais elle autorise obstinément une seconde solution troublante : des électrons d'énergie négative. Après que d'autres physiciens ont montré que sa première hypothèse (que cette solution décrivait le proton) ne pouvait pas être juste, Dirac publie en 1931 une affirmation plus audacieuse : il doit exister une particule encore jamais observée, avec la masse de l'électron mais la charge opposée, qui s'annihilerait avec un électron au contact.

La preuve est arrivée vite. En 1932, Carl Anderson, qui étudiait les rayons cosmiques dans une chambre à brouillard, repère la trace d'une particule ayant la masse d'un électron mais une charge positive : exactement le jumeau prédit par Dirac. Il confirme sa découverte en envoyant des rayons gamma dans la matière et en observant des paires électron-positron apparaître. Anderson reçoit un prix Nobel pour cette découverte, et l'équation de Dirac se trouve confirmée.

L'annihilation n'est plus seulement théorique : elle se produit en ce moment même en toi. Le potassium 40 présent dans ton corps se désintègre naturellement et produit des positrons, qui entrent en collision avec des électrons ordinaires, libérant des paires d'éclairs lumineux des milliers de fois par jour. Les hôpitaux exploitent délibérément ce même processus : les scanners TEP détectent la lumière de l'annihilation des positrons pour construire des images en 3D de ce qui se passe à l'intérieur du corps d'un patient.