Particules élémentaires et cosmologie : les lois ultimes ? PDF

Le titre de cette page ne peut être modifié. Tunnel du LHC avec le tube contenant les électroaimants supraconducteurs. En 2012, il confirme l’particules élémentaires et cosmologie : les lois ultimes ? PDF du boson de Higgs. TeV, soit près de 7 500 fois leur énergie de masse.


Comment retracer l’histoire de l’Univers ? Deux cheminements sont possibles : sonder la matière aux plus petites échelles possibles, ce qui permet de voir des aspects de l’Univers tel qu’il était peu après le big bang ; ou bien observer la lumière telle qu’elle a été émise loin dans le passé, en observant les objets situés aux confins des zones accessibles à notre observation. La mise en service du LHC, le plus grand accélérateur de particules, permettra peut-être de résoudre certains des défis et des apparentes contradictions soulevés par ces deux approches. L’intense bouillonnement intellectuel qui accompagne ces recherches fait présager une révolution scientifique de grande ampleur.

Un diagramme de Feynman montrant une voie possible de génération d’un boson de Higgs au LHC. Matière et antimatière se sont ensuite annihilées en quantités strictement égales, ne laissant finalement que l’infime surplus de matière. Le projet de construire un grand collisionneur de hadrons fut officiellement approuvé en décembre 1994, pour succéder au LEP. Sa mise en service était initialement prévue pour 1999 mais des retards multiples, techniques et financiers, la repoussèrent successivement à la fin de l’année 2007 puis à la fin de l’été 2008. Higgs, une particule prédite par le modèle standard de la physique des particules.

Si la presse scientifique a surtout souligné les enjeux scientifiques de l’expérience, un des aspects les plus traités par la presse généraliste est constitué par les actions en justice de quelques scientifiques qui demandent la suspension de l’expérience par crainte de création de micro trous noirs au LHC. Le 21 mars 2008, deux personnes, Walter L. Le principal argument mis en avant est que la haute atmosphère terrestre, et en fait tous les corps célestes, sont continuellement bombardés de particules très énergétiques, les rayons cosmiques. La crainte que des collisions de particules élémentaires donnent lieu à un événement catastrophique n’est pas nouvelle, elle remonte à près de dix ans.

Le boson de Higgs a le potentiel inquiétant de devenir métastable à des énergies dépassant les 100 milliards de gigaélectron volt. Cela pourrait dire que l’univers pourrait subir une désintégration du vide catastrophique, avec une bulle s’étendant à la vitesse de la lumière. Le LHC a été finalement lancé le 10 septembre 2008. Un communiqué de presse du CERN a rapporté en ces termes l’injection du premier faisceau dans l’accélérateur :  Moment historique dans le Centre de contrôle : le faisceau vient d’effectuer un tour complet de l’accélérateur. CERN a fait le tour complet de l’anneau de 27 kilomètres qui abrite l’accélérateur de particules le plus puissant du monde.

Le LHC a été arrêté une première fois quelques jours après, en raison d’un problème électrique affectant le système de refroidissement. Il a été remis en route le 18 septembre 2008, avant d’être de nouveau arrêté, et pour un peu plus d’une année, à cause d’un incident lors d’un test. Le 20 novembre 2009, le faisceau de protons réalise à nouveau plusieurs tours complets du collisionneur. Le lundi 23 novembre 2009 marque la première collision de faisceaux de particules au sein de l’instrument. En début d’après-midi, après que deux faisceaux de protons eurent circulé en sens inverse, ils se sont rencontrés au niveau du détecteur ATLAS. Le 8 décembre 2009, les collisions de particules les plus énergétiques produites dans un accélérateur ont eu lieu. 1 très inférieure à la cible nominale du LHC.

Le tunnel dans lequel est construit le LHC est celui précédemment utilisé par le LEP, pour des raisons budgétaires. Il est en réalité composé de huit arcs de cercles appelés octants, reliés par des sections droites appelées insertions. Les huit octants sont de structure identique, et parsemés d’aimants dont le rôle est de courber le faisceau de particules. Les travaux de creusement se déroulèrent de 1983 à 1988, utilisant entre autres trois tunneliers. Il est à noter que l’anneau en lui-même représentait paradoxalement moins de la moitié de ce volume, le reste correspondant aux puits d’accès, aux cavernes destinées à accueillir les expériences, et à de multiples tunnels et galeries de service.

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