Lorsqu'un faisceau d'ions carbone pénètre dans le corps, il ne libère pas son énergie immédiatement, mais au bout de son trajet, comme un coureur qui donne tout sur la ligne d'arrivée. Les médecins doivent connaître ce point d'arrivée pour ne pas endommager les tissus sains. Mais comment voir à l'intérieur du corps sans incision ? La physique elle-même nous donne la réponse : lors de la collision des ions avec les noyaux atomiques, de brefs éclairs de rayonnement gamma sont émis.

L'idée est simple : si l'on mesure le moment où l'ion entre et le moment où l'éclair gamma arrive, la différence de temps nous indique à quelle profondeur la collision a eu lieu. C'est comme un écho dans les montagnes : le délai du son permet de savoir à quelle distance se trouve la paroi rocheuse. Les scientifiques ont testé cette méthode pour la première fois sur un faisceau d'ions carbone au centre italien CNAO. Ils ont irradié une cible en plastique de 30 centimètres d'épaisseur et capté les rayons gamma avec un détecteur placé sur le côté du faisceau.

Les expériences à trois énergies de faisceau différentes ont montré que le calcul et la réalité concordent presque parfaitement. Pour l'énergie la plus basse, aucun écart n'a été observé ; pour l'énergie moyenne, moins d'un pour cent ; pour la plus élevée, jusqu'à huit pour cent dans le pire des cas. De plus, le signal s'est avéré propre : il s'agit principalement de photons gamma, et non de neutrons parasites ou de fragments nucléaires. La méthode est donc fiable.

Pourquoi est-ce important ? Aujourd'hui, lors des traitements par faisceau de particules, les médecins s'appuient sur des calculs, mais le corps du patient n'est pas parfaitement homogène, et le faisceau peut s'arrêter un peu plus tôt ou plus tard. Si l'on parvient à suivre la profondeur en temps réel, le traitement deviendra plus précis et plus sûr. Pour l'instant, il s'agit d'une expérience de laboratoire, mais elle prouve que l'écho des éclairs gamma pourrait devenir une boussole fiable pour la radiothérapie.