Lorsqu'une particule traverse un matériau transparent plus vite que la lumière ne s'y propage, elle laisse derrière elle une faible lueur bleue — comme un avion franchissant le mur du son engendre une onde de choc. C'est le rayonnement Tcherenkov, qui jaillit instantanément, sans délai, et se révèle donc idéal pour des horloges ultra-précises dans le monde des particules élémentaires.
Les chercheurs ont assemblé un détecteur composé d'une fine plaque à haut indice de réfraction et de photomultiplicateurs en silicium — des dispositifs qui convertissent un photon unique en signal électrique. L'épaisseur de la plaque, sa forme et la manière de la relier aux capteurs ont été optimisées pour que la lueur atteigne le capteur par le chemin le plus court. Lors des essais sur l'accélérateur du CERN, le détecteur a mesuré le temps de vol d'une particule avec une précision meilleure que 33 picosecondes — soit moins d'un milliardième de seconde.
Chaque particule entrant dans le détecteur a été enregistrée — aucun raté. Cette fiabilité et cette précision ouvrent la voie à de nouveaux systèmes d'identification des particules : dans les grandes expériences où des milliers de particules naissent simultanément, il est crucial non seulement de capturer chacune, mais aussi de comprendre instantanément qui est qui.
Le rayonnement Tcherenkov est visible dans les piscines de combustible nucléaire : l'eau émet une lueur bleue en raison des particules qui se déplacent plus vite que la lumière dans l'eau.