Le Cygne noir 2017-2018

Le Cygne noir 2017-2018

Journal des élèves de l'IPSA Paris

Le LHC : mieux comprendre l’univers

Le détecteur CMS

Détecteur CMS

Le LHC (Large Hardon Collider [ce qui peut se traduire par « Grand collisionneur de hadrons »]) est un accélérateur de particules : son objectif est de faire entrer en collision de la matière à une vitesse proche de celle de la lumière, soit environ 300 000 mètres / s, afin d’observer comment se comportent les lois de la physique à des niveaux d’énergie tels qu’une unique particule possède une énergie comparable à celle d’un TGV de 400 tonnes lancé à 140 km / h.

Entré en service en 2008, le LHC a dû voir son activité s’arrêter pour deux ans en 2013 afin d’être amélioré : l’objectif est d’atteindre une énergie totale de plus de 13 TeV (teraelectronvolt), soit presque le double de son record effectué en 2010 à 7 TeV. Les 7 détecteurs, dont 4 principaux, nommés Atlas, CMS (Compact Muon Solenoid), LHCb (Large Hadron Collider Beauty) et Alice (A Large Ion Collider Experiment), profitent eux aussi de ce temps d’arrêt afin d’être consolidés et revus dans leur intégralité.

Le boson de Higgs, clé de voûte du modèle standard

Deux familles de particules élémentaires sont distinguées dans le modèle standard : bosons et fermions. Leurs propriétés et les lois qui les régissent diffèrent : par exemple, les quarks (fermions), qui composent la matière solide avec laquelle nous interagissons chaque jour, se distinuent des photons (bosons), qui composent la lumière.
À l’heure actuelle, la plus grande réussite du LHC est d’avoir découvert un de ces bosons, nommé d’après le physicien britannique Peter Higgs. Il a été détecté pour la première fois en juillet 2012 et explique les phénomènes tels que l’inertie ou la masse : si une particule interagit avec le champ de Higgs (ensemble des bosons), cela signifie qu’elle a une masse.
Bien d’autres découvertes ont été faites au LHC, certes moins impressionnantes, mais aussi intéressantes : l’observation de pentaquarks (particules composées de 4 quarks et d’un antiquark) grâce au détecteur LHCb a été annoncée en juillet 2015, deux nouveaux baryons (les baryons Xi) ont été détectés en 2014 à l’occasion des 60 ans du CERN (Conseil européen pour la recherche nucléaire), le propriétaire du LHC.

Tunnel du LHC

Tunnel du LHC

Un nouveau départ pour de nouvelles découvertes

Ayant doublé sa puissance et entretenu ses détecteurs, le LHC a repris du service le 5 avril 2015. Ses nouveaux objectifs sont de confirmer, ou d’infirmer, la théorie de la supersymétrie (un prolongement du modèle standard qui vise à le compléter), ainsi que de détecter de l’antimatière, des dimensions nouvelles, de la matière noire ou des particules exotiques appartenant aux diverses théories physiques en débat actuellement. De nouvelles particules, toutes aussi importantes que le Higgs, pourraient être mises au jour pendant cette deuxième saison d’expériences à très haute énergie. Plusieurs arrêts pour des améliorations et maintenances sont prévus, mais le LHC devrait encore avoir une durée de vie de 20 ans, bien que les physiciens soient déja en train de travailler sur d’autres projets de plus grande envergure : le VLHC (Very Large Hadron Collider) et le FCC (Futur Collisionneur Circulaire).

Chris de Claverie

Pour en savoir plus

Le site officiel français du LHC
Le site officiel du CERN

sources : home.cern, wikipedia.org, chimix.com, futura-sciences.com, web.cern.ch, lhc-france.fr, www.nature.com, wikimedia.org

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