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LHC: l'Europe s'offre une physique de rêve

Détail d’un détecteur de l’expérience Atlas.

Claudia Marcelloni, Max Brice /Cern

Pour les spécialistes des particules élémentaires, leUrl= »http://www.lhc-france.fr/ » Cible= »_blank »> »grand collisionneur de hadrons » mis en service ce mercredi 10 septembre est une bénédiction: enfin, une machine à la mesure de leurs interrogations quasi métaphysiques! Présentation en six points, avec Etienne Klein, du CEA.

Le LHC, une machine colossale…

Si on l’a baptisé le « grand collisionneur » (Large Hadron Collider, présenté ici en vidéo et en version… rap), ce n’est pas pour rien: dans un anneau souterrain de 27 km de circonférence, près de Genève, deux faisceaux de protons sont accélérés jusqu’à atteindre la vitesse de la lumière, ou presque, puis sont projetés l’un contre l’autre. Ce choc produit une foultitude de particules, qui seront analysées minutieusement. « Ce qu’il y a de remarquable, c’est que cette machine est partout à la limite du possible, que ce soit pour l’accélération des protons, les détecteurs de collisions ou l’informatique », note Etienne Klein. (Le LHC en images ici.)

Une ingénieure vérifie l'appareillage cryogénique qui entoure un aimant.Une ingénieure vérifie l’appareillage cryogénique qui entoure un aimant.

Cern

…et chère.

Le LHC aura coûté plus de 6 milliards d’euros au Cern, l’organisme de recherche européen, et à ses associés. Un bon investissement: pour le quart du budget des JO de Pékin, l’Europe s’offre la première place mondiale en physique des particules pour au moins 15 ans. « Au-delà de ces comparaisons, la question est de savoir quelle valeur nous accordons à la connaissance. Oui, la France aurait pu économiser quelques centaines de millions. Mais que n’aurait-elle pas perdu… »

La quête du boson de Higgs…

Les physiciens ont élaboré un « modèle standard », qui met en évidence un lien entre particules élémentaires et forces. Ainsi, le boson de Higgs, du nom d’un Ecossais qui l’a « imaginé » en 1963, est associé à la masse: si cette théorie est correcte, dire qu’un objet est très massif revient à dire qu’il interagit fortement avec le boson de Higgs. Problème: on n’a encore jamais observé le Higgs… que tout le monde espère enfin voir grâce au LHC.

…mais pas seulement

« Le LHC a été conçu pour le Higgs, mais il devrait aussi apporter de précieuses réponses en cosmologie. Il s’agit notamment de comprendre de quoi est faite l’étrange matière noire qui enveloppe les galaxies… »

Un machine à records…

Pour les quelque 10 000 physiciens des particules sur la planète, notamment pour les Européens qui l’attendent depuis 15 ans, l’ouverture du LHC signe le départ d’une féroce compétition. « Après des années de travail souvent ingrat, c’est le moment de se montrer. Il va forcément y avoir des effets d’annonce, des controverses… » Quelle équipe trouvera le Higgs la première? Officiellement, la collaboration internationale prime. En réalité, c’est la course, avec, à l’arrivée, un probable Nobel et beaucoup de prestige.

…et à fantasmes

Et si le LHC créait des mini-trous noirs? C’est le scénario catastrophe plaidé par quelques fantaisistes à Hawaï puis tout récemment devant la Cour européenne des droits de l’homme afin de bloquer sa mise en service. « Les plaignants ont été déboutés. Mais il ne faut pas prendre ces histoires avec ironie. Le Cern l’a bien compris: il publié un rapport limpide qui prouve qu’un tel risque est absolument nul. » La vraie tuile, pour le LHC, serait une panne qui enrayerait la bonne marche scientifique. Et contre cette éventualité, il n’y a aucune garantie…

Comment chasser le boson?

Attraper le Higgs n’est pas de tout repos! Pour le moment, les spécialistes s’échauffent: ce n’est que début 2009 que commenceront les choses sérieuses, le temps de roder la machine après la mise en service du 10 septembre. Il faudra être patient: la probabilité que le boson de Higgs apparaisse lors d’une collision entre protons est infime. Le « voir » revient à guetter, grâce aux détecteurs, une anomalie statistique, une « signature » suffisamment dissociée du bruit du fond pour affirmer que, oui, un boson de Higgs est bien passé par là… « Si tout se passe bien, le Higgs pourrait être découvert très vite, dès 2009, ou en 2010. » Les paris sont lancés.

L’accélérateur de particules le plus puissant au monde, le LHC, va produire ses premières collisions de protons à haute énergie au Cern de Genève.

L’événement devrait faire l’objet d’une retransmission télévisée en français par Eurovision. Après de nombreuses pannes et une remise en marche en décembre dernier, le Grand collisionneur de hadrons (LHC, Large Hadron Collider), devrait produire ses premières collisions de protons à haute énergie le 30 mars.

Ces premières collisions sont censées apporter des éléments de réponses à certaines questions essentielles de la physique des particules. Les nouvelles particules, prédites ou non, qui pourront être découvertes aideront notamment les scientifiques à comprendre comment fonctionne notre univers.

En effet, si au cours des dernières décennies la compréhension de l’Univers, qui constitue le modèle standard de la physique des particules a beaucoup évolué, les scientifiques possèdent encore quelques lacunes sur le sujet.

Le LHC, dont la construction et la mise en oeuvre mobilisent depuis 25 ans des milliers de chercheurs, d’ingénieurs et de techniciens dans plus de 50 pays devrait ensuite fonctionner en continu pour une période de 18 à 24 mois.

Le Cern vient d’annoncer avoir réussi à « cerner » le boson de Higgs. Cette découverte, si elle se confirme, permettrait d’expliquer la formation de la matière. Décryptage avec Alexandre Zabi, l’un des chercheurs qui a participé à l’expérience.

Le Cern a annoncé mardi avoir « cerné » le boson de Higgs. Quelle est la portée de cette découverte?

Nous savons à l’heure actuelle que l’univers est constitué de matière, nous savons ce qu’il y a dans cette matière, mais nous ne savons pas quelle est son origine. En bref, nous savons de quoi est fait ce qui nous entoure, mais nous ne comprenons pas comment c’est apparu. Avec l’expérience menée mardi au Cern, on est sur le point de répondre à cette question. Grâce au mécanisme de Higgs, nous avons observé comment certaines particules acquièrent une masse et se transforme donc en matière.

Comment cela fonctionne-t-il?

Le champ de Higgs serait un champ d’énergie qui remplirait l’univers. En entrant en interaction avec lui, les particules se chargeraient en énergie et pourraient acquérir une masse. Les particules élémentaires de ce champ seraient alors les bosons de Higgs. Mais toutes les particules n’interagissent pas de la même manière. La lumière interagit, par exemple, très peu avec le champ de Higgs. C’est comme à la piscine: vous vous mouvez difficilement dans l’eau car la résistance de l’eau vous freine alors que les poissons nagent sans problème. C’est la première fois que ces collisions seraient observées.

Pourquoi le Cern refuse-t-il d’annoncer formellement cette découverte?

Nous sommes absolument certains d’avoir mis le doigt sur quelque chose mais nous souhaitons rester prudents. La démarche scientifique se veut par définition longue et il faut s’armer de patience avant d’affirmer que nous avons trouvé quelque chose de convaincant. A l’heure actuelle, nous n’avons réussi à saisir que trois ou quatre collisions entre les particules et le champ de Higgs. Les résultats que nous avons montrés peuvent tout à fait être simplement des fluctuations statistiques! Cela signifie qu’il est nécessaire de reproduire de nombreuses collisions en 2012 afin de vérifier s’il s’agit bien du boson de Higgs.

Est-ce que cela signifie que vous êtes sur le point de comprendre le big-bang?

Contrairement à ce qui est souvent dit, le but du LHC, l’accélérateur de particules, n’est pas de reproduire le big bang, mais de comprendre les interactions fondamentales entre les particules. C’est-à-dire ce qu’il s’est passé quelques secondes après le big bang. Les expériences menées au Cern ont donc pour but de saisir la consistance de l’univers plus que son origine.

source:

http://www.lexpress.fr/actualite/sciences/lhc-l-europe-s-offre-une-physique-de-reve_563153.html

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About Hermann H Cebert (994 Articles)
I am a citizen without Borders with simple and sincere ideas. Poet and philosopher for my hours of madness. I am old several centuries and I think that by ideas and thoughts the world can improve. I wait for nothing of anybody but I continue doing any good all around me. Force is a straw which the wind of intelligence takes in its please. My only wealth it is my intelligence which is superior to the average of people. I search neither glory nor honour and I am what I follow, me. There was only the only philosopher who is meconnu by more of one: it is always you.

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