Promenade au CERN, en Suisse, au coeur de la physique nucléaire

Mardi dernier, visite des installations du plus grand laboratoire de physique des particules du monde, à Genève : une promenade passionnante et instructive au coeur de la physique nucléaire!

Le CERN (Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) abrite le LHC (Large Hadron Collider), soit, en français : le Grand Collisionneur de Hadrons.

Le CERN est l'un des plus grands et des plus prestigieux laboratoires scientifiques du monde, dont les recherches sont axées sur la découverte des constituants et des lois de l'Univers.

Fondé en 1954, il a été l'une des premières organisations créées à l'échelle européenne et compte 20 états membres.

Un "Grand Collisionneur de Hadrons", soit! Mais les hadrons, c'est quoi-qu'est-ce?

Le hadron est un composé de particules sub-atomiques régis par l' interaction forte.

Les hadrons les plus connus sont les protons et les neutrons, qui sont des composants du noyau atomique.

Tous les hadrons, sauf les protons sont instables.

Si vous voulez en savoir plus, voir ici.

C'est tout bon? Pas de questions?

Que se passe-t-il donc, au CERN, dans ce tunnel circulaire de 27 km de circonférence, le LHC, enfoui entre 50 et 150m sous terre, entre les montagnes du Jura en France et le Lac Léman en Suisse?

Réponse : des collisions frontales entre deux faisceaux de particules identiques, soit des protons, soit des ions de plomb.

Les faisceaux sont créés dans une chaîne d'accélérateurs plus petits avant d'être injectés dans le grand anneau du LHC.
Ils y circulent dans un vide comparable à celui de l'espace intersidéral, guidés et accélérés par 1800 gigantesques aimants supraconducteurs fonctionnant à ...-271°C.

Chaque faisceau est formé de 3000 paquets de particules, chacun de ces paquets contenant 100 milliards de particules.

Les particules sont si petites que la probabilité pour que deux d'entre elles se percutent est très faible: quand les paquets se croisent il y aura à peu près 20 collisions pour les 200 milliards de particules....Mais les paquets se croiseront 30 millions de fois par seconde, avec les énergies les plus élevées jamais atteintes en laboratoire, ce qui fera quand même 600 millions de collisions par seconde!

Un faisceau circule pendant 10h, parcourant ainsi 10 milliards de km soit ...un aller et retour sur Neptune.

Il y a, sur l'anneau du LHC, 4 expériences : ALICE, ATLAS, CMS et LHCb, qui vont permettre de défricher de nouveaux domaines de la matière, de l'énergie, de l'espace et du temps, suite à l'analyse des résultats de ces collisions.

En particulier, les chercheurs se lancent avec acharnement sur la piste du fameux "boson de Higgs" : c'est une des priorités du LHC.
Si ce boson existe, il devrait être possible de l'observer d'ici 5 ans.

Ce boson, particule élémentaire dont l'existence a été proposée en 1964 par plusieurs chercheurs (Guralnik, Hagen, Kibble, Brout, Englert) et, indépendamment par Peter Higgs, serait à l'origine de la masse des particules, rien que ça!


Sa découverte sera une confirmation du "Modèle Standard" qui le prédit, et dont la cohérence dépend de son existence.

D'où l'enjeu, je ne vous le fais pas dire!

Ce boson serait, au niveau quantique, l'équivalent du "Champ de Higgs"
Bon! Voilà pour le moment. Pour plus d'infos, voir ici.

Ce qu'il faut retenir, c'est que le LHC est une machine qui concentre énormément d'énergie dans un tout petit espace et qui permettra ainsi de faire progresser notre compréhension de l'univers...pour un investissement actuel de 6 milliards de Francs suisses!

Ces expériences génèrent bien entendu une quantité astronomique de données : il faudrait une pile de CD haute de 20km pour stocker les données recueillies chaque année par les expériences!

Nous avons également visité les installations informatiques : étonnant!

Mais en elles même, elles seraient insuffisantes pour traiter ces données si n'existait pas le GRID (Grille de calcul), mettant en commun par le biais de réseaux couvrant la planète, les ordinateurs de nombreux centres de recherche en physique des particules du monde entier.

Le LHC : un effort international sur lequel le soleil ne se couche jamais!

La visite vallait vraiment le déplacement à Genève...sans parler d'un farniente estival au bord du Lac Léman, avec une bonne bière, pour nous remettre de nos émotions et de nos interrogations existentielles!

Nous étions captivés, enchantés : beaucoup de réponses à nos questions, mais le mystère des interactions subatomiques est demeuré entier pour nous, tout comme il l'est encore, mais à une autre échelle, pour les 10 000 scientifiques des 500 Instituts qui travaillent au CERN et participent aux différents projets de recherche.

Allez-y, je vous le conseille vivement, si ce domaine de la recherche fondamentale vous intéresse, mais il faut s'y prendre ...un an à l'avance!