En route vers le nucléaire (9/10)

A l'aide d'une chambre Wilson placée dans un champ magnétique de 15 000 gauss, les deux physiciens américains du laboratoire de Pasadena en Californie photographièrent les trajectoires des particules constituant le rayonnement cosmique - ce rayonnement résiduel découvert par Victor Franz Hess (1883 - 1964) en 1911. De la courbure de ces trajectoires, ils déduisirent l'impulsion des particules en question ainsi que la valeur de leur charge électrique. Le 2 août 1932, Carl David Anderson observa une trajectoire pour le moins étrange : celle d'une particule de charge positive dont la longueur était bien supérieure à celle d'un proton ayant au préalable traversé une épaisseur de six millimètres de plomb et dont la masse égalait celle de l'électron. Pas de doute : il s'agissait là de la trajectoire de cet électron négatif dont Paul Adrien Maurice Dirac avait quelques mois auparavant théoriquement prévu l'existence. Une particule, ou plutôt une anti-particule, à laquelle Carl David Anderson donna l'appellation de positon.

A gauche figure le cliché Wilson pris par Carl David Anderson : la courbe centrale
correspond à la trajectoire du positon lors de sa traversée de la lame de plomb.
A droite figure le cliché Wilson pris par Irène et Frédéric Joliot : un rayon g
venant du bas s'est matérialisé en une paire électron - positon d'énergies comparables.

A l'instar de Carl David Anderson, Frédéric et Irène Joliot mettront en évidence l'existence du positon à l'aide d'une chambre Wilson. Mieux encore, ils parviendront à observer la création d'une paire électron - positon dans une lame de plomb et le gaz de leur chambre Wilson soumis à un rayonnement g d'énergie supérieure à 1,022 MeV, l'énergie excédentaire se transformant en énergie cinétique pour chacun des électrons dont la masse au repos est 0,511 Mev. Soucieux de vérifier chacun des aspects de la théorie relativiste de l'électron de Paul Adrien Maurice Dirac, Frédéric réalisera par ailleurs la toute première annihilation de paire électron-positon : "Selon la théorie de Dirac en effet, un électron positif peut disparaître lorsqu'il rencontre un électron négatif libre ou faiblement lié, en donnant deux photons émis dans des directions opposées dont les énergies sont égales à 0,5 MeV, la somme de celles-ci 1 MeV correspondant à l'annihilation de la masse de deux électrons". L'énergie de chacun des deux photons détectés à l'aide du compteur Geiger-Müller s'avèrera égale à 0,485 +/- 0,06 MeV.