Plaques de détection (bleu clair) et l’objet en plomb devant le détecteur. (Dobre et al., arxiv, 2026)
Superman a été dupé. La vision à rayons X, c’est du passé. Si les auteurs de BD d’hier savaient ce que nous savons aujourd’hui, l’Homme d’acier aurait projeté des muons par les yeux pour voir à travers les murs de pierre.
En allumant le laser le plus puissant du monde à l’ infrastructure de physique nucléaire Extreme Light Infrastructure (ELI-NP) de Roumanie, une équipe de physiciens a généré un faisceau de particules de haute énergie appelées muons pour imager un objet à travers plusieurs mètres de béton.
Aussi granuleuses et peu détaillées soient-elles, les « images » – présentées dans un article disponible sur le site de prépublication arXiv – représentent une avancée majeure dans la technologie d’imagerie, avec des applications dans des domaines aussi variés que la sécurité et l’exploitation minière.
Les muons sont des électrons surpuissants. Ces particules lourdes sont généralement produites lorsque des protons à grande vitesse traversent l’espace et percutent des atomes dans la haute atmosphère, les forçant à éjecter des paires de quarks appelées pions.
Les pions se désintègrent rapidement en muons, qui eux-mêmes n’existent qu’un bref instant avant de se désintégrer en leur cousin de masse plus légère (et en quelques neutrinos).
Bien que leur durée de vie soit courte, les muons qui tombent du ciel survivent juste assez longtemps pour atteindre la surface. Grâce notamment à leur masse importante, ils percent facilement le sol, traversant des couches de roche denses et pénétrant bien plus profondément que les rayons X les plus puissants.
Les archéologues et les ingénieurs exploitent ces pluies cosmiques depuis des décennies, utilisant la lumière des muons pour rechercher des signes de cavités dans les pyramides ou de gisements minéraux profondément enfouis sous terre.
Ceux qui ont besoin d’un muographe rapidement ou d’images de profil n’auront pas cette chance. Les muons frappent la surface sous un angle assez limité, à un rythme dérisoire d’environ un par centimètre carré et par seconde.
Une façon de générer artificiellement des muons sur des distances pratiques consiste à utiliser des lasers puissants pour accélérer rapidement des électrons sur des ondes électromagnétiques et les projeter contre un mur.
L’année dernière, des physiciens en Chine , aux États-Unis et au Royaume-Uni ont utilisé des électrons surfant sur la Terre pour produire des muons, prouvant ainsi que cette technologie était réalisable.
Une autre collaboration internationale, menée par des chercheurs du Laboratoire national Lawrence Livermore et de l’Université d’État du Colorado, a utilisé la même méthode pour créer un éclair de particules qui a permis d’imager des poids en plomb à l’intérieur d’un camion. Le nombre exact de muons parmi ces particules reste incertain, ce qui laisse place à l’interprétation des « premières images » officielles.
Le laser de 10 pétawatts de l’ELI-NP n’est pas une simple lampe de poche. Pendant un bref instant, son faisceau contient des milliers de fois la puissance de tous les réseaux électriques de la planète. Cette impulsion propulse les électrons sur des ondes jusqu’à ce qu’ils percutent une barrière de plomb.
Pour éliminer un maximum de particules autres que les muons, les chercheurs ont mis au point un filtre novateur unique en son genre, constitué de feuilles de polyéthylène enveloppant des blocs de paraffine. Le faisceau de muons relativement purs ainsi obtenu a ensuite traversé un mur de béton de deux mètres de haut pour atteindre un réseau de détecteurs installé dans une camionnette garée de l’autre côté.
Poids en plomb à côté du fourgon détecteur.(Dobre et al., arxiv, 2026)
Après avoir capturé l’ombre d’un tas de blocs de plomb, l’équipe a crié victoire et affirmé avoir réalisé le premier muongraphe officiel produit artificiellement avec un laser.
Images du détecteur montrant des poids en plomb (à gauche), comparées à l’absence de plomb (à droite). (Dobre et al., arxiv, 2026)
Ce n’est pas un Polaroid, mais avec quelques développements, ces principes pourraient un jour servir à développer un système plus petit et transportable, capable de voir à travers les coques en fer des fusées ou des navires, les noyaux des montagnes rocheuses ou les fondations en pierre des structures anciennes avec la facilité d’un super-héros.
