Article posté par Ωmajin.
Paru le dimanche 18 juillet 2010 à 00:48
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LE LHC
C’est la machine la plus complexe conçue et réalisée dans toute l’histoire de l’humanité. Je vous propose une petite visite de l’une des cathédrales de l’esprit humain grâce à ce dossier complet...
LE LARGE HADRON COLLIDER: UNE CLE DU FUTUR
Le lhc, va recréer les conditions de la naissance de l’univers et partir à la recherche de la mystérieuse matière noire et peut-être nous révéler des dimensions spatiales supplémentaires. En plus de changer radicalement notre vision du monde et de la place que nous y occupons, il pourrait changer notre vie par l’intermédiaire de la bio-informatique.
Une vidéo d'introduction sur le LHC en français.
John Wheeler (1911-2008 ):"-Nous vivons encore dans l’enfance de l’espèce humaine, tous les horizons que sont la biologie moléculaire, l’ADN, la cosmologie commencent juste à s’ouvrir. Nous sommes juste des enfants à la recherche de réponses et à mesure que s’étend l’île de la connaissance, grandissent aussi les rivages de notre ignorance. Sûrement un jour, on peut l’espérer, nous saisirons l’idée centrale derrière toute chose. Elle sera si simple, si belle, si convaincante que nous nous dirons alors Oh, comment cela aurait-il pu être autrement ! Comment avons-nous fait pour rester aveugle aussi longtemps !"
La circulation des faisceaux de protons le 10 septembre 2008 à l’intérieur des 27 kilomètres de tube sous ultravide du LHC, le Large Hadron Collider ou Grand Collisionneur de Hadrons, est l’aboutissement de l’un des grands projets de l’humanité dont l’envergure ne peut se comparer qu’avec le projet Apollo. Comme ce dernier, l’aventure qui commencera lorsque les collisions de protons recréeront les conditions qui régnaient dans l’Univers observable moins d’un milliardième de seconde après sa naissance , promet non seulement de changer notre vision du monde mais aussi de catalyser de nouveaux bonds technologiques, comme ce fut le cas avec l’électronique et l’informatique lors de la course à la Lune.
Une vue aérienne du LHC avec la localisation des différentes expériences comme ATLAS,ALICE,LHCb et CMS.
Retrouver l’Unité du monde qui doit se cacher, les physiciens en sont convaincus, derrière les phénomènes, telle est leur ambition. Elle prend ses racines dans les spéculations des philosophes ioniens et surtout des Eléates de la Grèce Antique, mais on peut la trouver aussi dans celles des philosophes indiens, comme en témoigne par exemple, l’Isha Upanishad. Toutes les spéculations du monde ne valent rien si elles ne sont pas confrontées à l’expérience, et c’est pourquoi le LHC a été construit.
Il va nous permettre de tester nos théories sur le monde de l’infiniment petit mais aussi de l’infiniment grand car l’un et l’autre sont intimement liés, comme la cosmologie et la toute jeune discipline des astroparticules le montrent de plus en plus.Avec la fournaise dépassant les 2.000 milliards de degrés que les physiciens vont produire lors des collisions de protons, ils espèrent apprendre les secrets de la matière noire qui domine le monde des galaxies et même, peut-être, découvrir si des mondes parallèles peuvent exister, comme le suggère la très spéculative théorie des cordes.
Il existe un troisième infini, celui de la complexité, qui n’est pas séparable des deux premiers et que la science et la technologie découlant du LHC permettra d’explorer. Les secrets de l’univers, que l’on espère découvrir avec les détecteurs de particules géants du LHC, nécessitent en effet un réseau de plus de 10.000 ordinateurs interconnectés sur la planète : c’est la grille. Les biologistes l’emploient déjà pour mieux comprendre le génome humain et concevoir de nouveaux médicaments.
Ce dossier a donc pour but de faire un peu mieux connaissance avec les enjeux de la physique du XXIième siècle et avec l’outil qui devrait la révolutionner : le Large Hadron Collider.
UNE MACHINE PHILOSOPHIQUE POUR COMPRENDRE LE COSMOS
En mai 2008, l’un des plus grands théoriciens des particules élémentaires du monde, John Ellis, donnait une conférence à l’Université de Durham dont le titre était "Les questions de Gauguin en physique des particules élémentaires : d’où venons-nous ? Qui sommes-nous ? Où allons-nous ?".
L’inventeur de la célèbre expression Théorie du tout, en anglais Theory of Everything (ToE), y racontait entre autres comment, jeune chercheur, il avait affiché le tableau de Gauguin associé à cette célèbre expression sur l’un des murs de son bureau pour garder présent à l’esprit pourquoi il avait choisi de faire de la physique des particules élémentaires.
Incontestablement, les physiciens s’occupant aujourd’hui de la physique des particules élémentaires, laquelle fusionne depuis les années 1970 avec la cosmologie sous l’impulsion de physiciens du calibre de Yakov Zeldovitch et Stephen Hawking, sont les dignes héritiers et continuateurs des philosophes grecs. Ayant patiemment suivi la feuille de route tracée par Platon, Démocrite et Descartes, les voici maintenant en mesure de s’attaquer aux questions fondamentales grâce aux outils théoriques et expérimentaux qu’ils se sont forgés et dont ils ont éprouvé tout à la fois la solidité et la faillibilité pour reprendre l’expression de Karl Popper, au cours des deux derniers siècles.
John Ellis en train d'écrire une partie du lagrangien du modèle standard.
Le LHC est l’un de ces outils expérimentaux et il constitue, sans nul doute, l’objet technologique le plus complexe réalisé dans toute l’histoire de l’humanité. Ce grand collisionneur de protons avec ces 27 kilomètres de circonférence va accélérer des faisceaux de presque 3.000 paquets constitués de plus de 100 milliards de protons à une vitesse de l’ordre de 0,999999991 fois la vitesse de la lumière. Un milliard de collisions par seconde en résulteront dans ses détecteurs qui, pour analyser et rechercher des signaux d’une nouvelle physique, sont couplés à des dizaines de milliers d’ordinateurs dispersés sur la planète et seront exploités dans le cadre d’un réseau informatique décentralisé appelé la Grille. Les données qui seront enregistrées avec les détecteurs du LHC représentent en effet un volume d’information si vaste qu’elles pourraient remplir environ 100.000 DVD double couche par an.
Avec le Cern, le LHC rassemble autour de lui une communauté mondiale de plusieurs milliers de chercheurs et d’ingénieurs mais ce nombre est en réalité bien plus important si l’on tient compte de tous ceux qui, travaillant en physique des hautes énergies, en astroparticules et cosmologie, attendent de la mise en route du LHC qu’elle révolutionne notre vision du monde en nous faisant pénétrer plus profondément dans les arcanes du cosmos.
Bien que la réalité soit beaucoup plus prosaïque, on ne peut s’empêcher de penser avec le physicien Robert R. Wilson, le grand spécialiste des accélérateurs de particules qui avait été l’un des fondateurs et le premier directeur du Fermilab aux Etats-Unis, que les accélérateurs de particules modernes dont le LHC sont un peu l’équivalent des grandes cathédrales et témoignent de la volonté de l’Homme de se dépasser pour aller toujours plus haut. Certains n’ont d’ailleurs pas hésité à comparer le Cern, qui est presque une petite cité à lui tout seul, avec les projets de villes idéales dédiée à la recherche de la connaissance, comme aurait pu l’être la République de Platon. la comparaison est certainement exagéré mais donne une idée du rêve qu’incarne d’une certaine façon le Cern avec le LHC et qui nous ramène quelques dizaines d’années en arrière, lorsque le projet Apollo
CONCRETEMENT QUE CHERCHENT LES PHYSICIENS SUR LE LHC ?
Au cours des années 1960 et surtout 1970, les physiciens ont construit un modèle de particules de matières et d'interactions remarquablement puissant et précis qui explique, en théorie, toute la physique des phénomènes dans le système solaire. Il s’agit du célèbre modèle standard.
Celui-ci est constitué de l’électrodynamique quantique relativiste, dont les prédictions époustouflantes s’accordent avec l’expérience parfois jusqu’à la dixième décimale. Cette dernière décrit les interactions électromagnétiques entre les particules chargées comme les électrons et les protons. Vient ensuite la chromodynamique quantique (QCD) décrivant l’interaction nucléaire forte permettant aux protons et aux neutrons des noyaux de rester ensemble. Etablissant un lien entre les deux, il existe enfin une théorie dite de l’interaction nucléaire faible, responsable de la désintégration radioactive des noyaux. En fait, cette dernière interaction a fusionné avec l’interaction électromagnétique dans le cadre d’une théorie dite électrofaible, proposée à la fin des années 1960 par Steven Weinberg et Abdus Salam et prolongeant la théorie de Sheldon Glashow.
Le paysage que décrit au final le modèle standard est celui constitué par deux grandes familles de particules élémentaires de matière, les quarks et les leptons, et toute une série de particules, semblables aux photons des interactions électromagnétiques et qui sont les porteurs des autres forces du modèle standard. On a ainsi les 8 gluons g de la QCD, liant les quarks dans les protons et plus généralement les hadrons, et enfin les bosons intermédiaires W+, W- chargés et Z0 neutres, responsables des interactions faibles entre les leptons (électrons, muons, tauons et leurs neutrinos associés) et les 6 quarks de la chromodynamique quantique.
A part les gluons et le photon, les quarks, les leptons et les bosons intermédiaires de l’interaction faible possèdent tous des masses. Dans le cadre du modèle standard, ces masses tirent leur origine d’une autre particule, le fameux boson de Higgs dont l'article sera disponible dans peu de temps sur le site.
Un panorama des particules du modèle standard. Seul manque encore à l'appel le boson de Higgs noté ici H0.
L’ensemble de ces particules est gouverné par un cadre de lois fondamentales, la théorie de la relativité restreinte d’Einstein et la mécanique quantique, qui ont été rassemblées en un seul corpus de lois, connu sous le nom de théorie quantique relativiste des champs. Si l’on essaie d’appliquer ce corpus aux interactions gravitationnelles décrites par la théorie de la relativité générale d’Einstein, on doit, de plus, supposer l’existence d’un autre boson sans masse porteur de la force de gravitation entre toutes les particules précédentes : le graviton.
Malheureusement, la théorie qui en émerge n’est pas sans problèmes et, à strictement parler, une théorie de la gravitation quantique n’existe pas encore. C’est pourquoi la théorie de la gravitation n’est généralement pas considérée comme faisant partie du modèle standard.
L’ensemble modèle standard plus théorie de la relativité générale, la théorie de la gravitation d’Einstein, permet cependant de décrire une large part de l’Univers observable, en théorie du moins, car, en pratique, résoudre les équations et en extraire des prédictions est une toute autre affaire. Beaucoup de physiciens pensent, par exemple, que toute la chimie est contenue dans l’équation fondamentale de la mécanique quantique, l’équation de Schrödinger, mais personne ne sait en dériver le comportement complet de la molécule d’ADN, et de très loin.
Les théories précédentes constituent néanmoins un impressionnant succès des physiciens car elles nous permettent de comprendre comment brille le Soleil, d’où viennent les noyaux qui constituent notre corps, pourquoi le silicium est un semi-conducteur ou comment le carbone se lie à l’hydrogène pour former des molécules organiques. Malgré tout, quand on les regarde de plus près, en particulier si l’on veut vraiment savoir comment l’Univers est apparu et a évolué, les incohérences, les problèmes et les mystères s’accumulent.
-Les astrophysiciens et les cosmologistes ont en effet découvert l’existence, tout à la fois, de la matière noire liant les galaxies et de l’énergie noire accélérant l’expansion de l’Univers, sur lesquelles le modèle standard est muet.
-L’Univers est majoritairement constitué de matière alors que le MS prédit une égalité entre création de matière et d’antimatière lors de la naissance de l’univers observable. Où est passée l'antimatière cosmologique ? Il y a bien de la place dans les équations du MS pour une asymétrie entre matière et antimatière, mais cela implique des termes violant ce qu’on appelle la symétrie CP, dont l’origine est inconnue et n’est pas prédite par le MS, quand bien même cette violation a bien été observée par les physiciens.
-Les quarks constituant les hadrons, comme les neutrons et les mésons K, ne semblent pas pouvoir exister à l’état libre dans les conditions physiques actuelles de l’Univers. On dit qu’ils sont confinés. Quelle est l’origine exacte de ce phénomène ? Ne pouvait-il pas exister un gaz de quarks libres, plus précisément un plasma quark-gluon, au tout début de l’origine de l’Univers, qui se serait condensé en gouttelettes de liquide hadronique sous forme de protons et de neutrons lorsque la température du cosmos a chuté avec l’expansion de l’Univers ?
-La théorie unifiée des forces électromagnétique et nucléaire faible n’est en fait pas une véritable théorie unifiée. Elle introduit deux constantes de couplage analogues à la charge électrique et deux groupes de Lie. Une véritable théorie reposerait sur une seule constante de couplage et un seul groupe de Lie. C’est ce genre de groupes qui détermine la forme des équations d’une théorie de champ quantique relativiste, capable de rendre compte d’une interaction. Mieux, il devrait exister un moyen d’unifier la théorie électrofaible avec la force nucléaire et enfin la force de gravitation. Existe-t-il vraiment une telle théorie unifiée, une GUT ? Une Théorie du Tout si l’on incorpore la gravitation et la matière ?
-Le boson de Higgs donne des masses aux particules du modèle standard, mais il ne prédit pas vraiment la valeur de celles-ci. Le boson de Higgs n’a pas encore été observé, existe-t-il vraiment ? C’est la présence de ce boson qui explique pourquoi les interactions électrofaibles, qui sont presque unifiées à haute énergie, se séparent en interaction électromagnétique et force nucléaire faible à basse énergie. Le mécanisme de Higgs responsable de cette séparation est-il bien réel ?
Selon le modèle de Glashow,Salam, Weinberg des interactions électrofaibles, le boson de Higgs est responsable des masses des particules mais aussi de la séparation des forces à basse énergie. C'est le mécanisme de brisure de Higgs qui sera étudié au LHC... si il existe vraiment.
-La relativité générale d’Einstein traite de l’infiniment grand et des champs de gravitation extrêmement forts, mais c’est une théorie classique ignorant la mécanique quantique avec laquelle elle entre même en contradiction dans certaines situations. Cette dernière décrit le monde de l’infiniment petit mais il existe au moins deux situations physiques dans lesquelles ces deux théories doivent intervenir : lorsque l’Univers observable était plus petit qu’un atome et à l’intérieur d’un trou noir. Pour comprendre l’origine de l’Univers, il nous faut donc une théorie quantique de la gravitation, mais comment quantifier le champ de gravitation ? Peut-on vraiment faire de la cosmologie quantique et même se poser la question d’un avant le Big Bang ?
-Il y a près de 20 paramètres dans les équations du modèle standard dont l’origine et la valeur ne sont pas comprises. Si une théorie unifiée existe, et si nous arrivons à construire une théorie de la gravitation quantique, nous pouvons espérer avoir une réponse à ces questions. En fait, nous pensons que nous pouvons même répondre aux questions précédentes, comme l’origine et la nature de la matière noire et de l’énergie noire, si deux propositions théoriques qui ont été faites dans les années 70 sont correctes, celle des théories supersymétriques et de la théorie des cordes, cette dernière nécessitant des dimensions supplémentaires. Existe-t-il vraiment un supermonde avec de nouvelles particules supersymétriques associées à chaque particule connue ? Les particules sont-elles en fait des cordes et existe-il réellement des dimensions spatiales supplémentaires, avec même des mondes parallèles ou autorisant la création de mini trous noirs, et même, pourquoi pas, des mini trous de vers au LHC ?
Les paramètres libres dont les valeurs sont inexpliquées dans le modèle standard, les masses m et les constantes de couplages g.
Il n’est pas du tout certain que ces questions pourront véritablement être abordées ni même résolues avec le LHC, au cours de la prochaine décade. Si la mise en évidence du Higgs est assez probable, nous pourrions fort bien découvrir que celui-ci n’existe pas ! Stephen Hawking lui-même a parié contre la découverte du Higgs en raison de ses travaux sur la théorie des trous de vers.
Si l’on en croit certaines des analyses issues des mesures de WMAP, l’énergie à laquelle les forces pourraient s’unifier serait très grande, 1015 GeV environ, à comparer au 14.000 GeV du LHC. C’est pourquoi un cauchemar hante les physiciens, celui du grand désert séparant l’échelle d’énergie de la brisure de symétrie de l’interaction électrofaible, accessible avec le LHC, et celle de l’échelle des GUT et autre ToE. Aucune particule nouvelle autre que le Higgs ne serait alors observable !
Il resterait peut-être encore quelques fenêtres ouvertes dans le domaine des rayons cosmiques et de l’étude du rayonnement fossile, mais nos questions les plus fondamentales n’auraient plus qu’une chance bien ténue d’avoir un jour ne serait-ce qu’un début de réponse. Mais comme le disait un certain philosophe, il n’y a pas de preuve par l’horrible.
Avec un accent de lyrisme, on peut considérer la communauté scientifique autour du lhc comme la digne successeur de cette représentation mythique des penseurs de l'Antiquité grecque. Au centre, illustrant le débat millénaire entre la théorie et l'expérience, Platon discutant avec Aristote. Platon a été représenté avec les traits de Léonard de Vinci. C'est L'école d'Athènes de Raphaël
Reste que, d'ores et déjà, comme le disait le grand mathématicien et physicien théoricien Herman Weyl à la fin de son célèbre traité de relativité générale (Espace-temps-matière) :
-"Celui qui mesure le chemin parcouru, depuis la métrique euclidienne jusqu’au champ métrique variable dépendant de la matière et renfermant les manifestations de la gravitation et de l’électromagnétisme, celui qui cherche à embrasser d’un coup d’œil ce que notre exposé a forcément fragmenté et morcelé, celui-là doit éprouver un sentiment de liberté, comme s’il sortait d’une cage où il était enfermé jusqu’ici. Il doit être pénétré de la certitude que notre raison n’est pas seulement un pis-aller humain, trop humain, dans la lutte pour la vie, mais qu’elle s’est développée malgré toutes les embûches et tous les errements jusqu’au point où elle peut embrasser objectivement la vérité. Quelques-uns des accords puissants de cette harmonie des sphères auxquels Pythagore et Kepler rêvaient sont parvenus à nos oreilles."
Une chose est certaine : pour espérer observer le higgs, le déconfinement des hadrons et les particules supersymétriques, il faut reconstituer des conditions de température, et donc d’énergie, qui existaient avant le premier milliardième de seconde après la naissance de l’Univers observable, lorsque celui-ci était un plasma brûlant de quarks et de gluons libres interagissant avec des leptons, des photons et autres bosons intermédiaires. La température dépassait alors le millier de milliards de degrés K. En fait, le lhc devrait pouvoir s’approcher des conditions qui régnaient dans le cosmos seulement 10-25 seconde après sa naissance, alors que la température était proche de 100 millions de milliards de degrés K et la taille du cosmos observable de seulement 300 millions de kilomètres.
Pour y arriver, les ingénieurs ont dû coupler en cascades toute une série d’accélérateurs qui existaient déjà au cern. Ces derniers alimenteront le lhc non seulement en protons mais aussi en ions lourds, puisque c’est avec des ions de plomb que les physiciens chercheront à percer les mystères du plasma de quarks et de gluons qu’ils espèrent produire par déconfinement des protons et neutrons des noyaux de plomb. En réalité, ce dernier à déjà été réalisé et en partie étudié aux états-Unis avec RHIC, et quelques années avant au cern avec l'expérience NA 50.
LES ACCELERATEURS DE LHC
Les protons des faisceaux devront atteindre une énergie de 7 Tev. Pour les obtenir, on commence par dépouiller des atomes d’hydrogène de leur électron. Les noyaux, des protons donc, sont ensuite accélérés avec un accélérateur linéaire, le Linac2 sur le schéma ci-dessous qui les injecte dans un premier Synchrotron à protons à une énergie de 50 MeV. Le PSB porte leur énergie à 1,4 Gev avant de les injecter à son tour dans le Synchrotron à protons, où l’énergie des protons monte cette fois à 25 gev.
La cascade d'accélérateurs équipant le LHC lui-même
Arrive ensuite l’étape du Supersynchrotron à protons (SPS), où l’on obtient 450 GeV par protons. Le transfert dans le LHC proprement dit s’opère enfin dans le sens des aiguilles d’une montre, et inversement, pour qu’on puisse obtenir deux faisceaux tournant en sens contraires. Le temps de remplissage est de 4 min 20 s par anneau et, au bout de 20 minutes, les faisceaux de protons atteignent enfin l’énergie nominale de 7 TeV.
Dans le cas des faisceaux d’ions lourds, qui entreront en collision dans le détecteur Alice, le processus est similaire mais avec des différences.
On commence par chauffer du plomb extrêmement pur à 500°C. Les ions ainsi produits portent des charges très variables, ils peuvent perdre jusqu’à 29 électrons pour devenir des ions Pb29. Cela n’est pas suffisant et on doit les accélérer ensuite pour les faire passer au travers d’une première feuille de carbone pour les transformer en ions Pb54, lesquels sont accélérés dans le LEIR qui est l'anneau d’ions de basse énergie, puis transférés dans le PS. Ce dernier augmente encore leur énergie avant de les injecter dans le SPS, après lui avoir fait traverser une seconde feuille de carbone qui termine de l’ioniser totalement en produisant des Pb82 qui sont enfin envoyés dans le LHC pour une ultime accélération.
Quelques photos de l'intérieur des PS, SPS et du LHC
Maintenant, ces ions de plomb comportent 82 protons mais 208 nucléons avec les neutrons. Ce qui fait que si l’on obtient une énergie de 82 × 7 TeV = 574 TeV par ion, l’énergie disponible lors de la collision des faisceaux circulant en sens contraire serait de 1148 TeV. C’est oublier que les collisions se feront en réalité au niveau des nucléons individuels pour qui, en moyenne une énergie de seulement 2,76 TeV sera disponible.
ETUDIONS LE LHC D'UN PEU PLUS PRES?
Il y a d’abord les tubes dans lesquels les deux faisceaux de protons voyageront presque à la vitesse de la lumière et en sens contraires. Afin d’éviter des collisions avec d’éventuelles molécules de gaz présentes dans l’accélérateur, les ingénieurs ont réalisé dans ces tubes ce qu’on appelle un ultravide. La pression y est de seulement 10 atmosphère, ce qui est dix fois inférieur à la pression régnant sur la Lune.
Les faisceaux eux-mêmes sont constitués chacun de 2.835 paquets de protons que l’on nomme des bunches en anglais. Ils sont séparés par 7,5 m ce qui veut dire qu’il en passe un toutes les 25 nanosecondes en un point du LHC. Chaque bunche comporte environ 10 protons mais seuls 20 d’entre eux en moyenne entreront en collision, ce qui fait quand même environ 10 milliards de collisions par seconde et environ 1600 particules chargées produites pour chaque collision de bunches dans les détecteurs qui équipent le LHC. Sur ces 109 seules une centaine sont intéressantes, c'est-à-dire qu’elles peuvent être reliées à la production du Higgs ou de particules supersymétriques par exemple.
Un schéma de chaque cryodipole avec les deux tubes à ultravide
Le LHC a une forme circulaire, pour minimiser les pertes d’énergies des faisceaux de particules par rayonnement son rayon doit être le plus grand possible, mais cela veut dire qu’il doit être équipé d’une série d’aimants dipolaires extrêmement puissants pour courber avec une très grande précision les faisceaux.
Ces aimants utilisent des câbles en niobium-titane : ils sont supraconducteurs si on les refroidit à une température inférieure à 10 K. Ils mesurent 15 m de long, pèsent 35 tonnes chacun et sont au nombre de 1.232. Pour les exigences du fonctionnement du LHC, ils sont refroidis à une température de 1,9 K. Aucun endroit dans le vide intersidéral du cosmos observable n’est aussi froid que ça, puisqu’il y règne le rayonnement de fond diffus d’une température de 2,7 K. Un courant de 11.700 ampères circule dans les dipôles qui génèrent alors un champ magnétique de 8,3 teslas : c’est environ 200.000 fois l’intensité du champ magnétique terrestre.
Les cryodipôles assemblés dans le tunnel du LHC
Le nombre d’aimants supraconducteurs équipant le LHC est en réalité bien plus élevé car, au total, il y en plus de 9.500. En effet, il ne faut pas seulement courber les faisceaux, afin d’obtenir un taux de collisions maximal et d’exercer un contrôle optimal sur les collisions des bunches, ces derniers doivent être bien focalisés et garder une forme stable. Or, rappelons qu’ils sont constitués de protons qui sont chargés positivement et se repoussent à l’intérieur des bunches et entre les bunches eux-mêmes. Il a donc fallu ajouter des aimants quadrupolaires, sextupolaires et même octopolaires, tous supraconducteurs.
Le refroidissement de ces aimants a pris des mois et a nécessité une première étape qui a consommé 10.000 tonnes d’azote liquide. Atteindre et maintenir une température finale de 1,9 K mobilise 120 tonnes d’hélium liquide.
En plus des aimants supraconducteurs il y a des cavités accélératrices avec des champs électriques oscillant à des fréquences de 400 MHz. Il y en a huit par faisceau, fournissant chacune une tension de 2 MV, un champ accélérateur de 5 MV/m. Elles sont elles aussi supraconductrices et c’est pourquoi elles doivent être refroidies à 4,5 K.
Une des cavités accélératrices du LHC
Viennent enfin les détecteurs dans lesquels les deux faisceaux sont croisés afin que les bunches entrent en collisions.
quelques chiffres concernant le LHC :
-Le Large Hadron Collider est un collisionneur en forme d’anneau de 27 km de long situé dans un tunnel à environ 100 mètres sous terre, près de Genève
-L’énergie totale dans le centre de masse sera de 14 TeV (c'est 7 fois plus élevé que le Tevatron du Fermilab) ce qui permettra de rechercher de nouvelles particules massives jusqu'à m ~ 5 TeV ;
-Luminosité = 1034 cm-2 s-1 (c'est plus de 100 fois plus élevé qu’avec le Tevatron du Fermilab). Cela permet la recherche de processus rares
-La fréquence de révolution est de 11,2 kHz (11 200 fois par seconde). Consommation d'énergie : ~ 120 MW
-Chaque faisceau de protons à pleine intensité sera composé de 2808 paquets de particules (on parle de bunches en anglais)
-Chaque bunche contiendra 1,15 x 1011 protons
-Les bunches sont longs de quelques cm mais leur dimension transversale est réduite à 16 microns seulement juste avant collision
-La longueur totale des câbles supraconducteurs nécessaire est d'environ 7600 km. Chaque câble étant constitués de filaments, la longueur totale des filaments est de 10 fois la distance de la Terre au Soleil
-Le vide dans lequel circule les faisceaux de protons est très poussé, seulement 10-10 torr ( 3 millions molécules / cm3) et ceci afin d'éviter au maximum les collisions avec des molécules de gaz. C'est l'équivalent de la pression à une altitude de 1000 km. Rappelons que la pression atmosphérique est de 760 torr
-Les aimants supraconducteurs du LHC sont refroidis à 1,9 K avec de l'hélium superfluide à la pression atmosphérique.
Le LHC va stocker un faisceau d'énergie de 360 mégajoules environ : 2808 bunches x 1,15 10 protons d’une énergie de 7 TeV chacun = 2808 x 1,15 x 10 x 10 x 7 x 1,602 x 10 joules = 362 MJ par faisceau. Cela peut être comparé à :
En énergie cinétique :
-1 navire de croisière de 10.000 tonnes se déplaçant à 30 km/h ; -1 véhicule de 2 tonnes se déplaçant à 100 km/h.
En énergie chimique :
-L’explosion de 80 kg de TNT -La métabolisation de 70 kg de chocolat (en comptant les calories) ; l'énergie dans le chocolat est libérée un peu plus lentement que dans l’explosion du TNT !
En énergie thermique :
-Ce qu’il faut pour fondre 500 kg de cuivre ; -Ce qu’il faut pour porter 1 mètre cube d'eau à 85°C ou encore préparer une tonne de thé.
LES DETECTEURS DU LHC
Dans les détecteurs, les faisceaux de protons se croiseront et produiront un milliard de collisions par seconde. Une partie d’entre elles ne produiront pas de particules mais les autres produiront une véritable cascade de productions et de désintégrations de particules. Initialement, la vaste majorité des particules créées sont instables et elles se désintègreront en paires et triplets de particules.
Deux protons donnent lieu à la création d'un boson de Higgs, H, lequel se désintègre en deux photons gamma. C'est une des signatures que les physiciens chercheront pour découvrir le Higgs.
Certaines productions et désintégrations sont plus probables et plus ou moins rapides que d’autres selon les prédictions du modèle standard et de ses extensions, comme celle qui est la plus sérieusement considérée par les physiciens, la supersymétrie. La majeure partie des particules produites sont bien connues et seule une infime portion peut receler de la nouvelle physique. Sur le milliard de collisions, seule une centaine en moyenne sera intéressante pour le physicien. Or, pour étudier efficacement les particules qui l’intéressent, il lui faut en produire en très grand nombre pour disposer d’une population suffisamment grande, on parle de statistique, pour en déduire des conclusions fermes quant aux propriétés et à la nature de ces particules.
En effet, dans les collisions, certains processus peuvent à tort être interprétés comme des signaux d’une nouvelle physique. C’est pourquoi les chercheurs doivent créer un si grand nombre de collisions pour tout à la fois dépasser le bruit de fond des signaux parasites et obtenir en un laps de temps suffisamment court, quelques années au maximum, un nombre assez grand de particules. Le taux de réactions à la seconde dépend de ce qu’on appelle la luminosité des faisceaux et, au LHC, il sera très élevé. Il s’agit de l’analogue du nombre de photons tombant par unité de surface et par seconde.
Lors des collisions de protons, c'est en réalité au niveau des partons gluons et quarks que seront produites de nouvelles particules.
Pour créer les particules recherchées, comme celles de la supersymétrie, il faut que les protons disposent d’assez d’énergie pour être convertie en masse. Comme on s’attend à ce que certaines particules soient très lourdes, chaque faisceau aura une énergie de 7 TeV par proton en moyenne, ce qui fera donc 14 TeV de disponibles lors des collisions. Rappelons que la masse d’un proton est d’environ 1 GeV et celle du boson de Higgs devrait être comprise entre 115 GeV et moins de 800 GeV environ. Il y a cependant une complication qu’il faut garder à l’esprit. Les protons sont constitués de trois quarks et d’une mer de quarks et d’antiquarks apparaissant et disparaissant avec les gluons échangés entre tous ces quarks : on parle en fait depuis Richard Feynman de partons pour désigner tous ces composants des protons (cf. schéma ci-dessus). Les collisions se feront donc en fait principalement au niveau des trois quarks précédents, ce qui fait que l’énergie d’un proton est en fait répartie selon différentes proportions entre ces quarks et plus généralement, ces partons.
La complexité des réactions qui auront lieu dans les collisions est donc telle que différents détecteurs spécifiques de la physique que l’on veut faire avec le LHC ont été construits. Il y en a quatre principaux mais ce ne sont pas les seuls.
Les quatre détecteurs principaux du LHC.
Les deux premiers qui sont presque des frères jumeaux quant aux types de recherches auxquels ils sont voués sont ATLAS et CMS. Leur but principal est bien sûr la découverte du boson de Higgs mais ils sont aussi spécifiquement conçus pour détecter les particules supersymétriques.
D’après cette théorie, de même qu’un électron peut exister selon deux états de spin dans l’Univers, chaque particule du modèle standard pourrait exister sous deux formes de spins et de masses différents. Les leptons et les quarks sont des fermions de spins demi-entiers mais il devrait donc exister selon les théories supersymétriques des bosons de spins entiers associés aux électrons, muons, neutrinos et quarks. Ces superpartenaires, comme on les appelle, devraient être bien plus lourds, car sinon, on les aurait déjà observés en accélérateurs. On les nomme des squarks, des sélectrons etc... Tout naturellement, les bosons comme les photons et les gluons ont eux aussi leurs superpartenaires, mais on les nomme les photinos et les gluinos.
Ce sont bien entendu des fermions. Beaucoup de physiciens pensent qu’une large partie de la matière noire pourrait être composée de ces particules supersymétriques, plus précisément d'un groupe d’entre-elles stables que l’on a appelé des neutralinos. Les produire en accélérateur résoudrait donc définitivement la question de l’existence de la matière noire même si, grâce aux données issues de WMAP et des collisions d’amas de galaxies, la présence de cette dernière est quasiment démontrée.
A gauche les quarks et les leptons du modèle standard et à droite les squarks et les sleptons, leur partenaires supersymétriques. Au boson de Higgs est bien sûr associé un fermion, le Higgsino.
ATLAS et CMS ont aussi le potentiel de vérifier la théorie des cordes et l’existence de dimensions spatiales supplémentaires. Si ces dernières existent, les gravitons, l’équivalent sans masse des photons pour le champ de gravitation, doivent exister sous plusieurs formes dont certaines douées de masses et capables de s’échapper dans ces dimensions spatiales supplémentaires. Leur présence se signalerait alors dans les réactions par des déficits en énergie et en impulsion. Le plus fascinant est que dans le cadre de ses théories, des mini trous noirs pourraient être créés et observés en train de s’évaporer, dans ATLAS par exemple.
En complément des recherches de signes de la supersymétrie avec ATLAS et CMS, l’énigme de l’antimatière cosmologique manquante sera aussi étudiée avec le détecteur LHCb. Dans la physique des quarks b qui y seront produits, se cachent les clés pour comprendre la violation CP, un ingrédient fondamental selon les trois conditions de Sakharov, pour expliquer pourquoi il existait plus de matière que d’antimatière lors du Big Bang et qu’un résidu de matière a pu survivre aux annihilations de paires de particule-antiparticule. Très probablement, là aussi, la supersymétrie a son mot à dire.
Enfin, vient ALICE, dans lequel ce sont les ions de plomb qui entreront en collision et qui est spécifiquement conçue pour étudier la formation d’un plasma quark-gluon. Remarquablement, ce pourrait être là aussi un moyen de tester la théorie des supercordes car cette dernière commence à faire des prédictions assez précises à ce sujet grâce à une possible formulation non-perturbatrice de cette dernière : la correspondance AdS/Cft.
La stratégie pour découvrir les particules est toujours la même. Il faut mesurer leur quantité de mouvement P et leur énergie E. A partir de là, en utilisant les lois de la relativité restreinte, on peut déterminer leur masse. En fonction des différentes théories, des moyennes sur les types et les nombres de particules finales issues des particules instables produites et se désintégrant sont prédites. En utilisant par exemple des champs magnétiques, les particules chargées voient leurs trajectoires déviées et l’on peut ainsi remonter à leur quantité de mouvement. Maintenant en fonction de leur nature et selon les matériaux rencontrés, les particules vont perdre leur énergie selon un taux déterminé.
Le taux de perte d'énergie par distance parcouru dans un calorimètre des particules en fonction de leur quantité de mouvement P (momentum). De gauche à droite, pour les muons, les mésons pi, les mésons K et les protons et horizontalement, les électrons. Ces courbes sont l'une des clés utilisées pour identifier les particules dans les détecteurs.
C’est pourquoi les détecteurs sont constitués en général d’une série d’enveloppes, la première, la plus proche du lieu des réactions est le trajectographe appellé aussi Tracking Chamber, qui permet d’accéder entre autre à la quantité de mouvement, et vient ensuite ce qu’on appelle les calorimètres électronique et hadronique dans lesquels, selon la nature des particules et de leurs interactions, l’énergie des particules se dépose et peut être mesurée.
Les différentes couches concentriques de l'intérieur vers l'extérieur en partant de la gauche dans un détecteur standard au LHC.
Comme on le voit sur le schéma ci-dessus, les photons et les électrons-positrons déposent rapidement leur énergie dans le calorimètre électromagnétique mais les protons et les mésons pi chargés traversent ce dernier pour être stoppés par le calorimètre hadronique. Leur trajectoire dans le détecteur est bien visible mais dans le cas d’un neutron neutre, il faudra attendre qu’il pénètre dans le calorimètre hadronique pour qu’il y devienne visible en créant plusieurs autres hadrons.
Le schéma précédent n’est que la simplification de la coupe d’un détecteur comme ATLAS ou CMS qui est illustré par le schéma ci-dessous.
Une coupe de l'un des détecteurs équipant le LHC
LE DEFI INFORMATIQUE DU LHC
Le LHC est la machine de tous les records lorsque l'on examine aussi la puissance informatique que les physiciens et les ingénieurs doivent utiliser pour faire parler la Nature. Prenons simplement le cas du détecteur ATLAS et regardons sa productions en événements par seconde et sur une année (deuxième et troisième colonnes en partant de gauche dans le tableau ci-dessous) pour différents types de réactions possibles. On voit tout de suite que les processus exotiques, comme la production des particules supersymétriques ou de mini trous noirs sont vraiment rares, même le Higgs ne devrait être produit qu'à un taux de 0,04 par seconde. Comme on l'a vu précédemment, il faut produire une grande quantité de particules et déterminer les caractéristiques d'une large portion d'entre-elles pour ensuite partir à la chasse des processus inconnus jusqu'ici des physiciens.
Si l'on cherche à se faire une idée du volume d'informations que les analyses des collisions dans les détecteurs du LHC représenteront, on tombe là encore sur des chiffres vertigineux. Ainsi, si l'on cherche à faire des comparaisons :
-1 Megaoctet (1Mo) : l'information contenue dans une photo digitalisée
-1 Gigaoctet (1Go) = 1000 Mo : un film en DVD
-1 Teraoctet (1To) = 1000 Go : la production annuelle de livres
-1 Petaoctet (1Po) = 1000 To : 10% de la production annuelle de données par les expériences du LHC, lequel devrait fonctionner une quinzaine d’années
-1 Exaoctet (1Eo) = 1000 Po : la production annuelle d’informations par l’Humanité.
Au total, si l'on considère les quatre expériences principales du LHC :
Elles produiront donc 15 Petaoctets chaque année, l'équivalent d'une pile de CDs haute de 20 km.
Le fonctionnement du LHC nécessite une énorme puissance de calcul. L'équivalent de 100.000 processeurs des PC actuels est requis.
Si toutes les informations mesurées par le détecteur Atlas étaient enregistrées, cela représenterait l'équivalent de 100.000 CD /s ou encore 50 milliards de coups de téléphone par seconde. Sur une année, on pourrait empiler tellement de CD que l'on obtiendrait deux fois la distance Terre-Lune aller-retour.
Les ordinateurs du Cern n'ont évidement ni la puissance de traitement ni le volume de stockage nécessaires et c'est pour cela qu'une grille de calcul rassemblant des dizaines de milliers d'ordinateurs de par le monde a été créée.
Une vue du centre de calcul du Cern où se trouve la ferme de PC et une partie de la grille
Une grappe de PC sous Linux au LHC
Une carte du réseau d'ordinateurs de la grille connectés pour étudier 300.000 médicaments possibles pour lutter contre la grippe aviaire.
La grille du LHC a servi de point de départ pour développer ce qui est connu aujourd'hui sous le nom de Enabling grids for e-science ou Egee. Grâce à cela, les chercheurs en bio-informatique pourront bénéficier d'une puissance de calcul considérable pour comprendre le génome et même le cerveau humain. On peut s'en servir pour étudier rapidement l'impact de certaines molécules médicamenteuses et même les séismes. C'est ainsi qu'en 2006, en seulement un mois, 300.000 médicaments potentiels pour le traitement du virus de la grippe aviaire H5N1 ont pu être testés par des laboratoires asiatiques et européens.
Les trois infinis de l'Univers. L'infiniment grand et l'infiniment petit se rejoignent pour tisser l'infiniment complexe des molécules biologiques. Le LHC est une clé pour explorer simultanément ces trois dimensions du Cosmos.
LE LHC DETRUIRA-T-IL LA TERRE ?
La Terre va-t-elle disparaître, engloutie par un trou noir fabriqué de la main de l’homme ? Ses protons vont-ils se désintégrer à cause de monopôles magnétiques imprudemment créés au LHC ? Les faisceaux de protons du Cern vont-ils faire bouillir le vide et détruire l’Univers tel que nous le connaissons ?
La fin du monde n’aura pas lieu en 2012 en accord avec les délires basés sur la fin du calendrier Maya et autres billevesées. Non, selon Walter Wagner et Luis Sancho, deux honorables citoyens, respectivement des Etats Unis d'Amérique et d'Espagne, elle devrait avoir lieu cette année ou l’année prochaine et ce sont les physiciens du Cern qui en seront peut-être la cause !
Apprenant que des mini trous noirs pourraient éventuellement être créés au LHC, et mettant en doute les analyses de physiciens du calibre de Jean Iliopoulos, ces deux hommes, dont seul le premier a étudié la physique (avant d'abandonner pour une formation en droit) ont fait une campagne active pour empêcher la mise en route du LHC. Déterminés, Wagner et Sancho ont porté plainte devant un juge de Honolulu (Hawaï).
La création de mini trous noirs, et éventuellement de mini trous de vers au LHC, est très spéculative. Normalement, les mêmes lois physiques qui permettent la création éventuelle de ces objets à basses énergies imposent qu’un mini trou noir doit s’évaporer incroyablement rapidement avant de pouvoir absorber de la matière autour de lui. Il s’agit d’une prédiction basée sur les travaux de Stephen Hawking. Cependant, rien ne semble nous démontrer de façon certaine que les calculs fait ne soient pas faux, et qu’un fois fabriqué, un tel mini trou noir ne se révélera pas capable d’engloutir la Terre entière.
schéma du détecteur Atlas
En outre, il serait peut-être possible aussi de créer au Cern des monopôles magnétiques, l’équivalent des électrons mais avec une charge magnétique soit nord soit sud (un aimant étant un dipôle magnétique), dont certaines Théories de Grande Unification (GUT) prédisent l’existence.
Or, le physiciens Rubakov a déterminé il y a plusieurs années qu’un tel monopôle en présence d’un proton catalyserait rapidement sa désintégration. Un fois créé, un seul de ces objets sur Terre pourrait donc bien entraîner plus ou moins rapidement la désintégration complète de la matière de la planète !
Le problème ne se limite d'ailleurs pas aux mini trous noirs. Les faisceaux de protons du LHC pourraient créer d’autres objets potentiellement dangereux en entrant en collision, à l’intérieur du détecteur Atlas par exemple. Une étude des risques possibles a bien été réalisée par des physiciens et avait déjà donné lieu à un rapport en 2003. Rapport 2003:http://cdsweb.cern.ch/record/613175/files/p1.pdf
Devant la dimension qu’ont prise sur Internet les allégations de Wagner et consorts, un nouveau rapport sur les risques aux LHC vient d’être publié. Un résumé très accessible a même été traduit en français et mis à la disposition de tous en téléchargement: Lien ICI
Une simulation de l'évaporation d'un mini trou noir dans le détecteur Atlas du LHC.
Le rapport écrit par des physiciens du Cern aussi célèbre que John Ellis, Gian Giudice, Michelangelo Mangano, Igor Tkachev et Urs Wiedemann aboutit exactement aux mêmes conclusions que le précédent.
Dans l’Univers, les collisions impliquant des rayons cosmiques d'une énergie semblable à celle des protons du LHC quand il sera en plein régime sont très communes. Pour s’en faire une idée, le nombre total de collisions qui seront réalisées avec le LHC se produit déjà dans le cosmos observable 10 fois par seconde ! Si il y avait le moindre risque, nous n’existerions plus depuis longtemps, comme le confirme l'un des spécialistes français des mini trous noirs, Aurélien Barrau.
DES COLLISIONS AU LHC SE RAPPROCHENT DES ENERGIES DU BIG BANG
30 ans ! C’est presque la durée qui nous sépare des premières réflexions sur la construction d’un grand collisionneur de hadrons capable d’élucider l’origine des masses des particules du modèle standard, en particulier celle des bosons de jauge du modèle électrofaibles, les particules décrivant les forces nucléaires intervenant, entre autres, dans les processus de désintégration radioactives des noyaux. La décision de construire ce grand collisionneur de hadrons, un Large Hadron Collider ou LHC, a été officialisée en 1994 cependant. Ce projet pharaonique, puisqu’il a coûté plusieurs milliards d’euros et qu’il s’est matérialisé par un tunnel de 27 kilomètres de circonférence contenant une machine équipée de milliers d’aimants supraconducteurs refroidis en dessous de 2 kelvins, avait connu un premier succès le 10 septembre 2008. Ce jour-là, un premier faisceau au LHC composé de protons accomplissait une boucle complète.
D’autres faisceaux suivirent bientôt mais une douche froide frappa les chercheurs le 19 septembre 2008 lorsqu'un un incident se produisit au niveau des connexions de certains aimants, entrainant une importante fuite d'hélium. Un délai supplémentaire nécessitant d’examiner de plus près la machine s’imposa.
Cela ne pouvait pas décourager les chercheurs car depuis les années 1980, et bien que la quête du fameux boson de Higgs, dont on pense qu’il est bien à l’origine des masses des particules de la nature, soit de la plus haute importance, les chercheurs ont réalisé que bien d’autres découvertes seraient peut-être réalisées avec les détecteurs du LHC. On sait en effet aujourd’hui qu’il doit exister de la matière dans l’Univers qui ne ressemble en rien aux particules composant notre corps, les planètes et les étoiles. Ces particules de matière dite noire, car n’émettant pas de la lumière, semblent incontournables pour expliquer, non seulement les propriétés des galaxies et des amas de galaxies, mais aussi leur existence même.
Ces dernières années, des preuves de l'existence de la matière noire sont en effet devenues de plus en plus convaincantes et les tentatives de s’en passer en modifiant la loi de la gravitation de Newton à grand échelle, comme avec la théorie TeVeS, ont rencontré de grandes difficultés. Ces particules ont dû être produites au tout début du Big Bang et le LHC est en mesure de récréer les conditions très énergétiques qui régnaient lorsque l’Univers observable était beaucoup plus chaud et dense, il y a 13,75 milliards d’années. Il y aurait plus fantastique encore qu’une composante de matière noire, invisible, dominant l’Univers...
Des théories comme celle des supercordes imposent l’existence de dimensions spatiales supplémentaires et rendent crédibles celle d’Univers parallèles. Là aussi, certaines de ces théories prédisent de nouvelles particules qui pourraient être produites dans les collisions de protons du LHC à des énergies de 7 TeV. Le plus spectaculaire est que l’on pourrait même produire des mini-trous noirs, ce qui n’a pas été sans causer des inquiétudes. Mais, comme nous l’avait expliqué Aurélien Barrau, le risque de voir la Terre avalée par un mini-trou noir imprudemment créé au Cern est bel et bien inexistant. Devant des perspectives aussi fantastiques on peut comprendre l’excitation grandissante chez les physiciens à l’approche des premières collisions à 7 TeV qui étaient prévues pour la matinée du 30 mars 2010. Pourtant, nul ne pouvait ignorer la leçon du 19 septembre 2008. Si des faisceaux à 3,5 TeV circulaient bien depuis quelque temps dans le LHC, d’autres problèmes pouvaient survenir avec une machine aussi complexe.
Tout semblait pourtant aller pour le mieux ce matin du mardi 30 mars 2010 quand des instabilités présentes dans les faisceaux contraignirent les chercheurs à retarder l’heure des collisions qui pouvaient initialement se produire dès 7 heures du matin. Ce genre d’incident, bien que désagréable, n’est pas rare, et une seconde tentative pour de nouveaux faisceaux à 3,5 TeV chacun démarra rapidement pour s’interrompre elle aussi à cause d’un problème dans le nouveau système de protection du LHC, destiné à prévenir les incidents similaires à celui de septembre 2008. Des éléments du new quench-protection system (nQPS), croyant détecter un problème, avaient en effet interféré avec le fonctionnement de la machine.
Un nouveau délai de quelques heures s’ajouta donc au premier.
Dans la salle de contrôle d'Atlas, la tension est clairement visible à l'approche des collisions des faisceaux de protons à 7 TeV
L’énergie des nouveaux faisceaux monta jusqu’à atteindre 3,5 TeV et, vers 12 h 30, la nouvelle qu’une tentative de collisions aurait lieu dans environ 30 minutes circula entre les équipes présentes dans les salles de contrôles des quatre grands détecteurs équipant le LHC, à savoir LHCb, Alice, Atlas et CMS.
La tension était palpable sur le visage de certains membres de la collaboration Atlas au fur et à mesure que les écrans indiquaient que les ingénieurs diminuaient lentement mais sûrement la distance séparant les faisceaux .
Puis l’instant tant attendu arriva quelques minutes avant 13 h...
Enfin ! Bien visible sur les écrans d'Atlas, l'arrivée des premières collisions est applaudie par les chercheurs.
Les chercheurs purent enfin faire éclater leur joie et savourer les résultats de plus de 10 années d’un travail long et pénible pour certains d’entre eux. De véritables feux d’artifices apparaissaient sur les écrans, constitués des trajectoires des particules les plus intéressantes dans les détecteurs, reconstituées par les puissants moyens informatiques du Cern.
Les ordinateurs permettent de reconstituer les feux d'artifice des trajectoires des particules produites par les collisions dans les entrailles du détecteur géant Atlas, le 30 mars 2010.
Ces moments historiques furent bien sûr enregistrés par des photos mais les générations futures et ceux qui n’ont pas assisté à cet événement peuvent aussi profiter de vidéos, comme celle prise dans la chambre de contrôle d’Atlas que voici.
Il ne s’agissait pas seulement de réaliser les premières collisions à 7 TeV, ce qui est en soi un record mondial qu’aucune autre machine n’est en mesure d'égaler. Cette journée a aussi lancé les premières prises de données qui serviront aux physiciens. Au moment où vous lisez ces lignes, les chercheurs sont toujours occupés à provoquer des collisions, une tâche qui devrait se poursuivre 7 jours sur 7 et 24 h sur 24 ou presque pendant 18 à 24 mois.
Pour le moment, il s’agit surtout de vérifier que les détecteurs fonctionnent parfaitement bien et qu’ils sont capables de retrouver avec précision les caractéristiques des particules et des réactions les produisant dans le cadre du modèle standard déjà connu. Ce processus de calibration devrait durer quelques mois encore.
Cependant, même s’il ne faut pas s’attendre à des découvertes pendant cette période, il n’est pas exclu qu’après, et même pendant l’année 2010, la vision que nous avons du monde soit bouleversée par les chercheurs du LHC. Nous aurons l’occasion de revenir sur ces questions très bientôt. En attendant, vous pouvez toujours suivre ce qui se passe au LHC en direct ou presque.
CONCLUSION
Ce 30 mars 2010 aucun mini-trou noir n’a avalé la Terre lorsque des collisions de protons à des énergies de 7 TeV se sont enfin produites dans les détecteurs principaux équipant la machine la plus complexe jamais construite dans toute l’histoire de l’humanité : le Large Hadron Collider. Une ère nouvelle pour la physique s’ouvre peut-être, qui nous permettrait de mieux comprendre d’où nous venons et où nous allons.
REPORTAGE: LA VERITE SUR LE LHC
Le LHC servirait-il en fait à construire une machine à explorer le temps? A quoi sert vraiment l'édifice le plus grand et le plus cher jamais réalisé de la main de l'homme? D'étranges similitudes avec un rapport rendu public écrit de la main d'un des plus grands physiciens au monde apparaissent.
je pense qu'ils savent se se qu'ils veulent ,ils ont surement réussi a fabriquer de l'antimatière ou autres matière étrange.si je ne me trompe pas ils ont besoin d'antimatière pour créer de l'anti gravité et pour les trous de verre ,il se dit qu'ils ont fait exploser des charge d'antimatière sur jupiter.espérons qu'il fassent pas péter la planète.
l'édifice le plus grand et le plus cher jamais réalisé de la main de l'homme
Soit 27km sous terre à près de environ 40 étages (100m) c'est énorme, déjà la on peut se dire que si tout ça est en dessous de 100m de Terre au niveau base militaire il doit en exister des bien planquées !!! Par contre au vu de la somme d'argent déployée la dedans je doute que l'état investisse de telle somme juste pour savoir d'où on vient ou comment s'est formé l'univers. A mon avis il ne subventionne plus certains projets qui ont plus d'intérêt que ça... Je n'ai pas vu le reportage de fin mais c'est peut être un élèment de réponse pour un si gros investissement.
"Si j'étais libre de dire ce que j'ai vu dans l'espace, le monde en serait stupéfait." Le Cosmonaute russe, Georgiy M. Grechko
"Avec la fournaise dépassant les 2.000 milliards de degrés que les physiciens vont produire lors des collisions de protons, ils espèrent apprendre les secrets de la matière noire" Euh? C'est quoi comme matériau qu'ils utilisent pour contenir 2000milliards de degrés?! On a ca sur terre au moins? Beau boulot Majin un article plus que complet et complexe! Ils vont tout faire péter avec ca!
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j ai pas tout lus la maintenant mais quel article 
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