Comment l’ordre caché d’un cristal affine les télescopes à rayons gamma express
Jetez des cailloux le long d’une rangée serrée de poteaux : ils ricochent en un jet dense. Lancez-les en biais, et ils se dispersent. Les rayons gamma dans un cristal font de même – ils engendrent des cascades de particules qui s’étalent à moins que les rangées atomiques du cristal ne soient parfaitement alignées. Alignez-les à un cheveu près, et la cascade se resserre en un faisceau étroit. Un petit cristal surpasse alors un grand.
Connue depuis les années 1970, cette astuce d’alignement a été jugée trop capricieuse pour les télescopes. Aujourd’hui, elle promet des observatoires plus légers et plus précis. Un détecteur cristallin peut mesurer la polarisation d’un rayon gamma – la direction de sa vibration – pour cartographier les champs magnétiques autour des trous noirs et des étoiles à neutrons. Il amplifie aussi les signaux faibles issus des collisions de matière noire.
La surprise ? Un désalignement de quelques atomes de large suffit à tuer l’effet. C’est pourquoi cette idée ingénieuse est restée inutilisée pendant un demi-siècle – jusqu’à maintenant.
Un rayon gamma d’énergie suffisante peut spontanément se transformer en un électron et son jumeau d’antimatière, un positron, comme l’a prédit Paul Dirac – une preuve éclatante de E=mc².
La création spontanée de matière et d’antimatière à partir d’énergie pure, au cœur de ce détecteur, est un incontournable de la science-fiction, des moteurs à distorsion de Star Trek aux armes d’Anges et Démons.