Au CERN, l’usine à antimatière produit des antiprotons de basse énergie (c’est-à-dire « lents ») pour « fabriquer » et étudier l’antimatière. Pour ce faire, deux décélérateurs, le Décélérateur d’antiprotons (AD) couplé à l’anneau de décélération ELENA (Extra Low ENergy Antiproton), alimentent sept expériences permanentes (AEgIS, ALPHA, ASACUSA, BASE, BASE-STEP, GBAR et PUMA) via autant de lignes de transfert de faisceaux.
Cette installation unique au monde est désormais accessible à de nouveaux utilisateurs. En 2024, l’usine à antimatière a en effet mis en service TELMAX (TEst Line for Machine and Antimatter eXperiments), la première ligne de faisceau d’antiprotons du monde accessible « sur réservation ». Sur le même principe que d’autres lignes de faisceau de test au CERN, cette nouvelle ligne d’antiprotons est ouverte aux scientifiques du monde entier souhaitant utiliser un faisceau d’antiprotons pour leurs expériences, pour une durée de quelques semaines à quelques mois.
« Après l’arrêt de l’expérience ATRAP en 2018, nous avions une ligne de faisceau issue d’ELENA disponible et il nous a semblé tout indiqué de créer une ligne de test, afin d’offrir à davantage de collaborations et d’expériences la possibilité de travailler avec de l’antimatière – les occasions sont plutôt rares ! », se réjouit François Butin, coordinateur technique de l’usine à antimatière.
La première expérience auprès de TELMAX a reçu ses premiers antiprotons le 5 mai. Il s’agit de l’expérience PAX (antiProtonic Atom X-ray spectroscopy) menée par une équipe du Centre national de la recherche scientifique (CNRS, France). Lancée en septembre 2024, PAX étudie la structure quantique des atomes exotiques antiprotoniques (où un antiproton remplace un électron) pour tester, dans des champs électriques intenses, l'électrodynamique quantique (QED) – la théorie qui décrit les interactions entre la lumière et les particules chargées.
Pour que l’expérience fonctionne, les physiciens responsables de la distribution des faisceaux de l’usine à antimatière ont toutefois dû adapter le faisceau de TELMAX, réduisant d’un facteur mille son intensité. « Relever ce défi technique nous a permis d’élargir la gamme d’intensités proposée non seulement aux futurs utilisateurs de TELMAX, mais aussi, si besoin, aux autres expériences de l’usine à antimatière », souligne François Butin.
L’expérience PAX poursuivra ses travaux à TELMAX jusqu’au mois de juillet ; TELMAX accueillera ensuite sa prochaine expérience. D’autres suivront. Les demandes d’utilisation du faisceau TELMAX sont évaluées par les coordinateurs pour la physique du complexe AD/ELENA, et, pour info, il reste de la place pour de nouvelles propositions de tests !