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Un positron est le partenaire antimatière d’un électron. Il a exactement la même masse qu’un électron mais possède une charge électrique opposée. Lorsqu’ils sont maintenus séparés de la matière, les positrons peuvent exister éternellement. Cependant, lorsqu’un positron rencontre un électron, les deux particules s’annihilent en un flash d’énergie.

Le théoricien Paul Dirac a prédit les positrons et autres antiparticules en 1928. En combinant la description classique du mouvement d’un électron avec les nouvelles théories de la relativité et de la mécanique quantique, Dirac a trouvé une solution déroutante à ses équations : un électron se déplaçant avec une énergie négative, ce qui est impossible en physique classique. Il interprète son résultat comme une antiparticule se déplaçant avec une énergie positive. Quatre ans plus tard, le physicien Carl Anderson observe dans une expérience en chambre à nuage le positron prédit par Dirac. Pour leurs découvertes, Dirac et Anderson ont tous deux reçu le prix Nobel.

Aujourd’hui, les positrons ont de nombreuses applications dans la recherche en physique des particules et les techniques d’imagerie médicale. Les scientifiques peuvent « inverser » le processus d’annihilation et créer un grand nombre de positrons en bombardant, par exemple, un morceau de métal avec un faisceau d’électrons intense. Les isotopes radioactifs tels que le carbone 11 constituent une autre source de positrons. Les hôpitaux utilisent des accélérateurs pour produire ces isotopes à courte durée de vie et les utilisent comme marqueurs médicaux dans la tomographie par émission de positrons. La technique TEP permet de visualiser des processus et des systèmes biologiques tels que le flux sanguin, le métabolisme et les récepteurs des neurones.

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