Le plus grand accélérateur de particules au monde décolle à une énergie record

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cgelinas
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4 juillet 2022


Dix ans après sa découverte du boson de Higgs, le LHC du CERN, plus grand et plus puissant accélérateur de particules au monde, va redémarrer mardi à une énergie de collision record. L'objectif? Percer un peu plus les secrets de la matière.


Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) a été remis en route en avril, après un arrêt technique de trois ans, pour des travaux de maintenance et d'amélioration de sa production et détection de particules.

Il va fonctionner à sa pleine puissance de collision de 13,6 milliards de milliards d'électronvolts (TeV) pendant quatre ans, ont annoncé les responsables de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) dans un point de presse la semaine dernière.

Ses deux faisceaux de protons --les particules du noyau de l'atome--, accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière, vont circuler en sens opposé dans l'anneau de 27 km, enfoui à 100 mètres sous terre à la frontière franco-suisse.

Les détecteurs de plusieurs expériences (notamment ATLAS, CMS, ALICE et LHCb), vont alors enregistrer les collisions de protons, qui produisent des particules éphémères expliquant le fonctionnement de la matière.

1,6 milliard de collisions par seconde

"Nous visons un taux de 1,6 milliard de collisions proton-proton par seconde pour les expériences ATLAS et CMS", a indiqué jeudi Mike Lamont, directeur des accélérateurs et de la technologie au CERN.

Plus ces collisions sont violentes, plus elles permettent de "casser" les particules pour identifier leurs composants et leurs interactions.

Les faisceaux de protons vont être concentrés pour atteindre aux points d'interaction une taille microscopique, de "10 microns, afin d'accroître le taux de collisions" de protons, a expliqué Mike Lamont.

Le temple mondial de l'infiniment petit, construit en 2008, a permis la découverte du boson de Higgs, annoncée il y a exactement dix ans par Fabiola Gianotti, alors coordinatrice de l'expérience CMS et aujourd'hui directrice générale du CERN.

"Le boson de Higgs est lié à certaines des questions les plus profondes de la physique fondamentale, qu'il s'agisse de la structure et la forme de l'Univers, comme de la façon dont s'organisent les autres particules", selon la chercheuse.

Sa découverte a révolutionné la physique, en confirmant la prédiction des chercheurs qui en avaient fait, près de 50 ans auparavant, une pièce maîtresse du Modèle standard de la physique des particules (SM). Le boson de Higgs est la manifestation d'un champ, c'est-à-dire un espace, qui donne une masse à des particules élémentaires formant la matière.

Encore des secrets à délivrer

Les chercheurs ont pu le débusquer grâce à l'analyse d'environ 1,2 milliard de milliards de collisions de protons entre eux. La troisième période d'exploitation du LHC qui s'ouvre mardi va multiplier ce chiffre par vingt. "C'est un accroissement significatif qui ouvre la voie à de nouvelles découvertes", relève Mike Lamont.

Car le boson de Higgs n'a pas livré tous ses secrets. A commencer par sa nature. "S'agit-il d'une particule fondamentale ou bien composite", à savoir un assemblage de plusieurs particules encore inconnues, interroge Joachim Mnich, directeur de la Recherche et du Calcul au CERN. Mieux, "est-ce la seule particule de Higgs existante ou y en a-t-il d'autres?"

Les expériences passées ont permis de déterminer la masse du boson de Higgs, et aussi de découvrir plus de 60 particules composites prédites par le Modèle standard, telles que le tétraquark.

Mais comme le rappelle Gian Giudice, chef du département de physique théorique au CERN, "les particules ne sont que la manifestation d'un phénomène", alors que "l'objectif de la physique des particules est de comprendre les principes fondamentaux de la nature". Comme la nature de l'hypothétique matière noire ou de la non moins mystérieuse énergie sombre.

Neuf expériences vont ainsi mettre à profit la production de particules de l'accélérateur. Comme ALICE, qui étudie le plasma primordial de matière qui prévalait dans les dix premières microsecondes après le Big Bang. Ou LHCf, qui simule des rayons cosmiques.

L'étape suivante du grand collisionneur interviendra après la troisième pause, en 2029, avec son passage à la "haute luminosité", qui multipliera par dix le nombre d'événements détectables.

[Éditeur: le CERN entre directement dans la logique de l'Agenda 2030 et c'est inquiétant de voir que tout ça se passe malgé les importantes réticences de nombreuses personnes qui y voient des imprévus qui pourraient affecter jusqu'à la matrice de notre réalité.]

Au-delà encore, les chercheurs du CERN regardent vers le projet de Futur collisionneur circulaire (FCC), un anneau de 100 km dont l'étude de faisabilité est attendue fin 2025. "Ce sera la machine ultime pour étudier le boson de Higgs, qui est un outil très puissant pour comprendre la physique fondamentale ", a conclu Fabiola Gianotti.

[Éditeur: en gros, le CERN recherche de la matière noire ("dark matter").]



Source: France24



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Le LHC du CERN, plus grand accélérateur de particules au monde, pris en photo lors d'un arrêt technique, le 6 février 2020 VALENTIN FLAURAUD AFP/Archives
Le LHC du CERN, plus grand accélérateur de particules au monde, pris en photo lors d'un arrêt technique, le 6 février 2020 VALENTIN FLAURAUD AFP/Archives
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Le détecteur CMS du LHC, qui enregistre les collisions de protons, le 6 février 2020 au CERN VALENTIN FLAURAUD AFP/Archives
Le détecteur CMS du LHC, qui enregistre les collisions de protons, le 6 février 2020 au CERN VALENTIN FLAURAUD AFP/Archives
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Un employé du CERN parcourt à vélo les allées du LHC, lors d'une pause technique, le 6 février 2020 VALENTIN FLAURAUD AFP/Archives
Un employé du CERN parcourt à vélo les allées du LHC, lors d'une pause technique, le 6 février 2020 VALENTIN FLAURAUD AFP/Archives
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Gian Giudice, chef du département de physique théorique au CERN, rappelle que "les particules ne sont que la manifestation d'un phénomène", alors que "l'objectif de la physique des particules est de comprendre les principes fondamentaux de la nature". Comme la nature de l'hypothétique matière noire ou de la non moins mystérieuse énergie sombre.

viewtopic.php?t=4158

Des millions de personnes ont les yeux tournés vers le CERN, en ce mardi, 5 juillet 2022 mais on comprend que pour "percer un peu plus les secrets de la matière", 10 ans après sa découverte du boson de Higgs, le LHC du CERN a redémarré à une énergie de collision record.

https://www.youtube.com/watch?v=MHlWrDCiSuI

Les agendas publics du CERN vont au-delà de 2029 et il y a d'autres collisionneurs, comme celui de Fermilab en banlieue de Chicago, par exemple.

https://home.cern/fr/science/accelerato ... nosity-lhc

https://www.fnal.gov/

https://ed.fnal.gov/qtoq/qtoq_story.html

Mais au fond, de quoi parle-t-on, fondamentalement?

Ce sont des scientifiques, en Suisse, aux États-Unis et ailleurs qui explorent les particules et les forces les plus fondamentales de la nature.

On peut expliquer cette recherche scientifique en termes simples en décrivant les idées que les physiciens des particules étudient et les outils et méthodes de recherche qu’ils utilisent.

Parmi les idées pour expliquer ceci, prenons l'exemple de l'espace intérieur et l'espace extra-atmosphérique.

Prêts?

On plonge...

Partons du principe qu'il y a une beauté et une symétrie étonnantes dans la nature. Pensez à un flocon de neige, à une marguerite ou à un nid d’abeille. Les formes de ces objets et de tous les autres objets naturels dépendent d’une structure sous-jacente de la matière. Pendant des siècles, les scientifiques se sont demandés quelle pourrait être cette structure. Leurs études ont conduit à la recherche de particules qui sont les blocs de construction les plus petits et les plus simples de la matière et des forces qui contrôlent leur comportement. Les particules sont des quarks et des leptons; les forces sont la gravité, l’électromagnétisme, la force faible et la force forte. Les scientifiques, notamment ceux du CERN et du Fermilab, mènent cette recherche internationale pour apprendre comment fonctionne l’univers.

Mais ça mène à plus grand...

Lorsque les scientifiques étudient les particules subatomiques et les forces qui les lient ensemble, ils en apprennent également davantage sur les débuts de l’histoire de l’univers et sur la façon dont elle a commencé, selon le narratif rendu populaire du "Big Bang". Selon ce narratif, quand l’univers était très jeune, les atomes n’existaient pas parce qu’il faisait trop chaud pour qu’ils se forment. La seule forme de matière était une sorte de "soupe primordiale", composée des particules les plus élémentaires, telles que les quarks et les électrons. Au Fermilab, par exemple, les scientifiques utilisent le Tevatron pour fabriquer les ingrédients de la soupe primordiale en écrasant des protons et des antiprotons à des énergies très élevées. Plus les scientifiques regardent tôt dans le temps, moins les particules deviennent basiques et moins elles sont nécessaires pour contrôler leur comportement. Les lois de la physique sont valables dans tout l’univers et tout au long du temps (que nous observons et documentons, avec les moyens que nous avons).

Les méthodes de choix pour cette exploration sont les collisions et les diffusions.

Concrètement, les scientifiques travaillent en posant de nouvelles questions sur le monde naturel. Ils développent des théories, inventent des outils et des techniques pour répondre à leurs questions et tester leurs théories. Les physiciens des particules sont des scientifiques qui développent et testent des théories sur les plus petites particules de matière.

Parfois, les protons entrent en collision avec des cibles de particules fixes (ions hydrogène, fer, tungstène, par exemple); parfois, les protons entrent en collision frontale avec des antiprotons en mouvement. Ces collisions (aussi appelées événements) créent de nouvelles particules. Les scientifiques enregistrent et étudient comment les particules nouvellement créées s’éloignent (ou se dispersent) de la collision. En observant ce comportement, les scientifiques peuvent ont espoir d'en apprendre davantage sur les particules et les forces qui contrôlent leurs interactions et parfois découvrir des particules jamais vues auparavant.

Pour conduire les recherches, les outils sont principalement les accélérateurs et les détecteurs.

Les instruments que les physiciens des particules utilisent pour leurs études comprennent des accélérateurs, des détecteurs et des ordinateurs puissants. Les accélérateurs donnent aux protons une énergie énorme. Pour étudier de très petites particules, les scientifiques ont besoin de protons de très haute énergie et de très gros accélérateurs. Les particules que les scientifiques veulent étudier sont si petites qu’elles ne peuvent pas être vues par l’œil humain ou le microscope le plus puissant. Les physiciens construisent donc d’énormes détecteurs pour suivre les particules lorsqu’elles se déplacent vers l’extérieur après une collision. Les scientifiques ont besoin d’ordinateurs pour collecter, stocker et analyser les informations. Ils ont besoin d’ordinateurs parce que les expériences créent beaucoup de données sur une très courte période de temps et parce que beaucoup de particules nouvellement créées ne vivent qu’un instant. Les ordinateurs permettent également aux scientifiques d’utiliser les données pour reconstruire les événements d’une collision. Les particules subatomiques se comportent comme des ondes. Comprendre les propriétés des ondes aide les scientifiques à concevoir leurs expériences et à interpréter les résultats.

Retenez ce constat, à savoir que les particules subatomiques se comportent comme des ondes.

Ce n'est presque jamais mentionné dans les "grands médias". Pourquoi?

Le public doit-il être gardé dans l'ombre par rapport à d'éventuels rapprochements entre la physique des particules et celle des ondes, au moment où la 4G LTE est déployée où se trouvent les populations et que la 5G et même la 6G s'installent, aussi.

Est-ce que l'agenda de déploiement des diffuseurs d'ondes à très haute puissance pourrait avoir un quelconque lien avec les recherches menées dans les collisionneurs?

Savons-nous vraiment tout ce qu'il y a à savoir, à propos des travaux de recherche du CERN et des autres installations similaires, connues ou non?

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Si personne n'en parle, ça va rester caché...

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Votre aide est essentielle, merci.



Source: Ma publication, dans VK et Substack


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Le LHC du CERN décolle à une énergie record... pour plusieurs années! Et le lien surprenant avec les ondes à propos duquel tout le monde devrait s'intéresser.

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Claude Gélinas, Éditeur
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