Le 24 mars 2026, un camion a fait le tour du site du CERN à Meyrin avec, à son bord, quelque chose qui n’existe nulle part ailleurs sur Terre en dehors d’un accélérateur de particules : 92 antiprotons, ces jumeaux d’antimatière du proton, extraits pour la première fois de l’anneau où ils sont habituellement produits et confinés. L’exploit revient à la collaboration BASE, qui a réussi ce que les physiciens qualifient de premier transport contrôlé et réversible d’antimatière. Le 24 mars 2026, la collaboration BASE a envoyé 92 antiprotons sur une boucle test autour du site de Meyrin du CERN, réalisant le premier transport contrôlé et réversible d’antimatière.

Le trajet lui-même n’a rien d’un raid extrême. L’équipe a transporté avec succès un piège contenant un nuage de 92 antiprotons autour du campus pendant 30 minutes, roulant jusqu’à 42 km/h. Une vitesse de tondeuse à gazon, mais un enjeu colossal : au moindre contact avec la paroi du piège, ces particules s’annihilent instantanément. L’antimatière ne pardonne aucune erreur.

Sommaire

1. Un coffre-fort à particules d’une tonne, propulsé sur batteries
2. Pourquoi sortir l’antimatière de l’accélérateur
3. Cap sur Düsseldorf, mais pas tout de suite

Un coffre-fort à particules d’une tonne, propulsé sur batteries

Le dispositif qui rend ce miracle possible s’appelle BASE-STEP, acronyme pour Symmetry Tests in Experiments with Portable Antiprotons. Son principe : piéger les antiprotons dans un vide quasi parfait, au cœur d’un aimant supraconducteur, en les maintenant en lévitation grâce à des champs électriques et magnétiques superposés. Pour les empêcher de s’annihiler, on les scelle dans un vide quasi parfait, en suspension dans l’alésage d’un aimant supraconducteur, avec un champ électrique superposé.

Le poids total de l’engin frôle la tonne, une masse qui tient pourtant dans un format compact. BASE-STEP est de loin la conception la plus compacte jamais construite pour un piège à antiprotons, mesurant seulement 2 mètres de long, 1,58 mètre de haut et 0,87 mètre de large. Une grande partie de cette masse provient de l’aimant lui-même : la majeure partie de son poids provient des aimants supraconducteurs, qui pèsent 600 kilogrammes. Pour fonctionner sans branchement au secteur, le système embarque tout ce qu’il faut à bord. BASE-STEP est un système compact et autonome pesant environ une tonne, construit autour d’un aimant supraconducteur, d’un système cryogénique à hélium liquide, de réserves d’énergie et d’une chambre à ultra-vide. Concrètement, l’aimant reste supraconducteur sans alimentation continue grâce à un mode de courant persistant, tandis que des batteries embarquées assurent le maintien des tensions de piégeage. Pendant leur campagne de transport de 4 heures, le système magnétique supraconducteur a fonctionné de manière autonome, sur batteries, avec cryopompage et refroidissement par un réservoir d’hélium liquide.

Le trajet du 24 mars n’était pas un coup d’essai isolé. Il faisait suite à un galop d’essai mené en 2024 avec des protons, cousins stables de l’antiproton, pour valider la mécanique sans risquer la précieuse cargaison d’antimatière. Grâce au système de piège Penning ouvert BASE-STEP, qui peut transférer les particules piégées vers une autre expérience, l’équipe a transporté avec succès un nuage d’environ 100 protons piégés hors de l’usine à antimatière du CERN et démontré un transport de particules sans perte sur un camion à travers le campus de Meyrin. Cette répétition générale a duré bien plus longtemps que le trajet de mars : en 2024, les chercheurs de BASE ont utilisé l’appareil pour transporter un nuage d’environ 105 protons piégés à travers le campus de Meyrin du CERN pendant quatre heures.

Pourquoi sortir l’antimatière de l’accélérateur

Le CERN produit et étudie des antiprotons depuis des décennies au sein de son Antimatter Factory, alimentée par le décélérateur d’antiprotons et l’anneau ELENA. Le problème, c’est que ce hall grouille de champs magnétiques parasites et de vibrations, un environnement bruyant qui limite la précision des mesures. L’environnement magnétique de l’usine à antimatière du CERN limite désormais la précision qu’on peut atteindre. Difficile de traquer une différence infime entre matière et antimatière quand l’instrument tremble et que le champ magnétique fluctue en permanence à quelques mètres des décélérateurs.

L’objectif final de la collaboration BASE tient en trois lettres : CPT, pour Charge-Parité-Temps, une symétrie fondamentale de la physique que les chercheurs veulent tester avec une précision inédite en comparant le moment magnétique du proton et celui de l’antiproton. La collaboration BASE vise à mesurer les propriétés des antiprotons avec une précision extrême, en particulier leur moment magnétique, et à les comparer à celles des protons. Une éventuelle asymétrie, même minuscule, pourrait éclairer l’une des plus vieilles énigmes de la cosmologie : pourquoi l’univers observable est-il fait presque exclusivement de matière, alors que le Big Bang aurait dû produire des quantités égales de matière et d’antimatière ?

Sortir les antiprotons du bruit ambiant permettrait de repousser drastiquement les limites actuelles de mesure. Les calculs de l’équipe sont éloquents sur ce point : dans un environnement magnétique suffisamment isolé, les tests de CPT basés sur l’antiproton avec une incertitude statistique de l’ordre de 10⁻¹² deviendraient possibles, correspondant à une amélioration de plus d’un ordre de grandeur par rapport à l’état de l’art actuel. Un bond de précision considérable pour une discipline qui se joue déjà à des niveaux de rigueur vertigineux.

Cap sur Düsseldorf, mais pas tout de suite

Le test de mars n’était qu’une boucle fermée : parti de l’Antimatter Factory, le camion y est revenu, antiprotons intacts. Le test du 24 mars a démontré que BASE-STEP pouvait survivre aux vibrations et à l’accélération sans perdre sa cargaison. La prochaine étape consiste à transférer les particules vers un espace du CERN moins pollué magnétiquement, avant d’envisager un vrai voyage transfrontalier. Plus loin, BASE-HHU à l’université Heinrich Heine de Düsseldorf est en cours de construction pour recevoir les antiprotons de BASE-STEP et effectuer des mesures de précision.

Ce trajet allemand posera un défi technique différent : il faudra tenir bien plus longtemps que les quelques heures d’autonomie actuelles sur batteries et hélium liquide. Le transport vers Düsseldorf prendra environ 10 heures, plus long que ce que le piège peut supporter seul ; un générateur monté sur le camion alimentera un cryorefroidisseur pour maintenir la supraconductivité de l’aimant tout au long du trajet. Un détail technique qui a son importance : l’aimant doit rester en dessous de 8,2 kelvins, soit environ -265°C, pendant toute la durée du voyage. En cas de panne, le scénario catastrophe reste sans danger pour quiconque : « Le pire qui puisse arriver, c’est que les antiprotons s’annihilent, et il faudra retourner à l’usine à antimatière pour recharger le piège », résume Christian Smorra, qui pilote le projet BASE-STEP.

Reste une donnée qui change la donne pour la suite du programme : la durée de vie du piégeage s’allonge à mesure que l’équipe affine sa technique. La première injection d’antiprotons, en décembre 2025, a duré trois jours ; un essai suivant les a gardés piégés pendant plus d’un mois, portant la durée de vie expérimentale cumulée à deux mois et demi. De quoi envisager, à terme, des trajets bien plus longs que ceux prévus pour Düsseldorf, vers d’autres laboratoires européens capables d’accueillir ce genre de cargaison hors norme.

Sources : pmc.ncbi.nlm.nih.gov | nature.com