Des prélèvements spéciaux ont été faits avec un luxe de précautions sur les parois de puits creusés à la surface de la calotte glaciaire. Ces échantillons sont destinés à mesurer – éventuellement – des traces infimes (de l'ordre de quelques parties par trillion) de métaux lourds.

Matière

Hautes énergies : la nouvelle vague des particules

Après des années de tâtonnements, puis une riche moisson amorcée en novembre 1974 par la découverte de la particule psi (Journal de l'année 1974-75), la physique des particules avait trouvé un équilibre à la fin de l'année 1976.

Leptons

Du côté des interactions faibles, on connaissait quatre leptons : l'électron, le muon et deux neutrinos. Le muon est 200 fois plus lourd que l'électron, mais aux énergies dépassant la dizaine de GeV (milliards d'électrons-volts), où se fait maintenant l'essentiel de la physique des particules, cette différence de masse ne joue plus aucun rôle. Et toutes les autres propriétés du muon sont remarquablement parallèles à celles de l'électron. Chacune de ces deux particules porte une charge électrique négative, et chacune est associée à un neutrino, qui est électriquement neutre comme son nom l'indique, et a une masse nulle. Les quatre leptons se séparent donc naturellement en deux doublets, chaque doublet ayant une composante massive et chargée, et une composante neutre et sans masse. Comme chaque particule doit avoir une antiparticule, il y a aussi quatre antileptons, eux aussi rangés en deux doublets. À la suite des travaux de Weinberg et de Salam, une théorie satisfaisante a été élaborée, qui décrit les interactions faibles, interactions spécifiques des leptons et antileptons. Cette théorie, de plus, relie les interactions faibles aux interactions électromagnétiques, responsables de la structure des atomes.

Hadrons

En face des quatre leptons, il y a, du côté des interactions fortes, des dizaines et des dizaines de hadrons, et l'on continue d'en découvrir plusieurs par an, toujours plus lourds et toujours plus instables. Mais, là aussi, l'unité s'était faite, tous les hadrons étant construits à partir de quatre quarks et des quatre antiquarks correspondants. Il y avait les trois quarks classiques : u, d et s (pour up, down et strange), ceux qui engendraient le monde avant la découverte de la particule psi en novembre 1974. Pour rendre compte de cette particule et de la famille de particules analogues découvertes dans les mois suivants, on avait introduit un quatrième quark, le c, quark charmé (Journal de l'année 1975-76 ; 1976-77). Et ces quatre quarks formaient tout aussi naturellement deux doublets (u, c) et (d, s). La symétrie avec les leptons semblait loin d'être fortuite et exprimer une donnée encore sous-jacente, mais fondamentale, de la physique des particules.

Upsilon

Un an plus tard, ce bel édifice vacille sur ses bases. Le coup le plus rude est porté en juillet, à la conférence internationale de physique des particules de Budapest. Un groupe de physiciens dirigé par Léon Lederman au FNAL (Fermi National Accelerator Laboratory), qui dispose près de Chicago d'un accélérateur de 400 GeV, annonce la découverte d'une particule très lourde et qu'on ne peut expliquer à partir des quatre quarks. Peu après, on précise qu'il y a en réalité deux particules, upsilon et upsilon prime, dont les énergies de masse valent respectivement 9,4 et 10 GeV. Cet écart de 0,6 GeV est aussi celui qui sépare le psi et le psi prime (masse 3,1 et 3,7 GeV respectivement) qui furent les premières particules à exiger le quark charmé. Il y a de fortes raisons de penser qu'upsilon et upsilon prime sont aussi les deux premiers membres d'une nouvelle famille construite à partir d'un cinquième quark.

L'association des quarks en doublets semble une nécessité, sauf à jeter bas des théories fort respectables. Les physiciens pensent donc que le nombre des quarks est passé de quatre à six, un troisième doublet (t, b) [pour trop et bottom] venant s'ajouter aux doublets (u, c) et (d, s). La famille des upsilon serait construite à partir du quark b et de son antiquark. À énergie plus élevée, une famille analogue en t devrait apparaître.

Tau

De façon symétrique, on a découvert un cinquième lepton, le tau, dont l'énergie de masse vaut 1,81 GeV, beaucoup plus lourd donc que le muon (0,105 GeV) ou, a fortiori, que l'électron.