Quand un smartphone de gamers aide le CERN à percer les mystères de l’univers

Vous ne rêvez pas : un capteur photo de smartphone, celui qu’on trouve par exemple dans le ROG Phone 5 (2021), vient de faire un carton dans le monde de la physique.

Les scientifiques du projet AEḡIS, basé au CERN et soutenu par l’INFN (l’Institut National de Physique Nucléaire italien), ont publié une découverte incroyable dans Science Advances.

Ils ont réussi à reprogrammer un capteur CMOS – vous savez, ces petites puces qui capturent la lumière dans nos appareils photo – pour traquer des particules d’antimatière. Et pas n’importe comment : avec une précision de 600 nanomètres, soit un niveau de détail hallucinant.

Mais comment en est-on arrivé là ? Tout commence avec une idée : au lieu de photographier des paysages ou des selfies, pourquoi ne pas utiliser ces capteurs pour capter des antiprotons, ces particules mystérieuses qui sont comme le miroir inversé de la matière ordinaire ? En gros, les chercheurs ont « hacké » la technologie qu’on utilise tous les jours pour en faire un outil scientifique de pointe.

Résultat : ils peuvent non seulement repérer où ces particules percutent le capteur, mais aussi suivre les éclats laissés par leur « explosion » quand elles rencontrent la matière.

Des pixels minuscules pour une précision géante

Entrons un peu dans le vif du sujet, mais promis, on garde ça simple. Les capteurs CMOS (pour Complementary Metal-Oxide Semiconductor, en anglais) sont faits de millions de petits pixels en silicium, plus petits qu’un micromètre. Dans nos smartphones, ils transforment la lumière en images. Mais ici, les chercheurs les ont reprogrammés pour détecter des particules d’antimatière. Chaque impact est mesuré avec une précision de 600 nanomètres, soit 600 milliardièmes de mètre.

Et pourquoi c’est important ? Parce que cette précision permet de tester une idée clé d’Einstein : est-ce que l’antimatière tombe vers le bas sous l’effet de la gravité, comme la matière normale ? Si ce n’est pas le cas, ça pourrait remettre en question certaines bases de la physique. Avec ce capteur, les scientifiques peuvent observer un faisceau d’antihydrogène (une sorte d’atome d’antimatière) et voir comment il dévie sous la gravité.

Du ROG Phone 5 à OPHANIM : la puissance des nombres

Un seul capteur, c’est bien, mais ça reste limité par sa taille. Alors, l’équipe a eu une idée géniale : assembler 60 capteurs Sony IMX686 de 64 mégapixels – ceux du ROG Phone 5 – pour créer un monstre appelé OPHANIM (Optical Photon and Antimatter Imager). Faites le calcul : 60 fois 64 mégapixels, ça donne un détecteur de 3840 mégapixels. Ils ont obtenu une surface plus grande pour capter les particules tout en gardant une précision extrême.

Ce nouveau capteur bat presque les records précédents, comme celui de l’expérience OPERA en 2008, qui utilisait des émulsions chimiques pour atteindre 300 nanomètres de précision. Sauf que là, tout est électronique : pas besoin de développer des plaques dans une chambre noire, les données sont disponibles tout de suite. C’est ce qu’on peut appeler une « plaque photographique électronique » avec des superpouvoirs d’analyse en temps réel.

Et ce n’est pas tout : grâce à cette définition, les chercheurs peuvent même différencier les fragments laissés par l’antimatière quand elle s’annihile – protons, pions, particules alpha… Ça ouvre la porte à une meilleure compréhension de comment l’antimatière interagit avec notre monde. Bref, un pas de géant pour la science, tout ça grâce à une technologie qu’on a dans nos poches.

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