... Pour les francophones du Forum Le Grand collisionneur d’hadrons a démarré
Percera-t-on le mystère de l’univers? Le plus grand accélérateur de particules du monde, le Grand collisionneur d’hadrons – ces particules subatomiques régies par l’interaction forte, l’une des quatre forces de la physique avec la force de la gravitation, la force électromagnétique et l’interaction faible – a été mis en route, mercredi 10 septembre, près de Genève, avec pour mission de percuter des protons. Objectifs attendus par les chercheurs: percer les secrets de l’univers en recréant les conditions des premiers instants du cosmos, le Big Bang, et révéler des informations inédites sur l’origine de la matière et les forces en œuvre dans la nature. Détails.
Le grand mystère que les physiciens cherchent à élucider est le fameux Big Bang. Ce terme désigne l’époque et les conditions de densité et de chaleur qu’a connues l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques qui la décrivent. Cette phase marque le début de l’expansion de l’univers. Elle est faussement comparée à une explosion. Le concept général du Big Bang, à savoir que l’univers est en expansion et a été plus dense et plus chaud par le passé, a été mis en évidence par Edwin Hubble, en 1929.
A la recherche de «la particule de Dieu»
L’expérience entamée le mercredi 10 septembre consiste à faire circuler des faisceaux dans le grand collisionneur de particules (LHC) et à les faire entrer en collision pour obtenir, à échelle réduite, les phénomènes qui seraient à l’origine du cosmos. Ceci permettra éventuellement de percer quelques-uns des secrets de la naissance de l’univers. Les scientifiques espèrent, notamment, découvrir, à partir de ces expériences, le «boson de Higgs», du nom du scientifique Peter Higgs. Cette particule élémentaire permettrait d’expliquer la formation de masse dans l’univers, donc celle de planètes et d’étoiles. Pour l’instant, aucune expérience n’a permis de l’observer de façon indiscutable. Le LHC, opérationnel depuis le 10 septembre 2008, fait de la recherche du boson de Higgs, surnommé la «particule de Dieu», l’une de ses priorités. Il devrait être possible de l’observer en moins de 5 ans, quelle que soit sa masse, à condition naturellement qu’il existe. Mais les résultats du LHC pourraient déboucher sur d’autres découvertes. Selon Robert Aymar, le directeur général de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, «le LHC a été conçu pour changer radicalement notre vision de l’univers. Quelles que soient les découvertes qu’il permette, la compréhension par l’homme des origines de notre monde sera grandement enrichie. Le fameux accélérateur de particules pourrait mettre en évidence des particules dites ‘‘super-symétriques’’ qui composeraient la matière noire, dont les scientifiques ne savent encore pratiquement rien, sinon qu’elle constitue 23% de l’univers, contre seulement 4% pour la matière ordinaire, les 73% restants étant de l’énergie noire responsable de l’expansion de l’univers. Il devrait également permettre de déceler l’antimatière, ce qu’on appelle des trous noirs, dégagée en quantité égale avec la matière au moment de la naissance de l’univers et qui a, pour l’essentiel, disparu depuis.» Pas moins de 10000 scientifiques du monde entier devraient étudier les informations collectées en continu par les 3000 ordinateurs du LHC. Ces données seront communiquées instantanément aux centres de recherche partenaires dans le monde entier, grâce à un réseau informatique dédié. Elles devraient remplir annuellement 100000 DVD couche double.
5,63 milliards d’euros
Cette expérience «historique» et sur laquelle œuvrent environ 5000 physiciens et ingénieurs depuis plus d’une décennie a coûté
près de 5,63 milliards d’euros. Le LHC est équipé de quelque 1600 aimants supraconducteurs qui ne
présentent aucune résistance au courant électrique, refroidis à -271,3°C, qui génèrent un champ magnétique et permettent ainsi l’entrée en collision des particules. Ces opérations sont conduites dans un tunnel long de 27 kilomètres, enfoui à 100 m sous la terre, où les faisceaux de protons circuleront à une vitesse proche de celle de la lumière; donc, à environ 300000 km/seconde. La mise en route du projet a débuté par une simple procédure: le lancement d’un faisceau dans l’accélérateur de particules. Une fois la circulation établie, un autre faisceau est lancé dans le sens inverse. Les premières collisions de protons – dans quelques semaines – seront produites à des énergies de 450 Giga électronvolts (1 Giga électronvolt - GeV- correspond à 1 milliard d’électronvolts). A pleine vitesse, le LHC générera
près d’un milliard de collisions de protons par seconde. Ces chocs provoqueront brièvement une chaleur 100000 fois supérieure à celle du cœur du soleil et devraient permettre de détecter le boson de Higgs.
La fin du monde?
Les collisions pourraient créer des mini-trous noirs éphémères, dont les physiciens du Centre européen pour la recherche nucléaire (Cern) assurent qu’ils seront sans danger. Quelques scientifiques ont craint qu’ils absorbent toute la matière autour d’eux, provoquant la fin du monde. Deux Américains ont, d’ailleurs, assigné le Cern devant la Cour fédérale de Hawaï,
prétendant que le LHC pourrait créer un trou noir et faire disparaître la Terre. Cette crainte est jugée absurde et farfelue par le Cern et d’autres physiciens émérites. «Le LHC est sûr et l’idée qu’il puisse
présenter un risque relève de la pure fiction», a affirmé le directeur du Cern. D’un autre côté, des hackers ont réussi à pénétrer dans l’un des réseaux informatiques permettant d’accéder au Grand collisionneur d’hadrons (LHC) à Genève et à laisser une page Internet sur son site. La page signée The Greek Security Team tourne en dérision la sécurité informatique du site, qualifiant ses concepteurs d’«écoliers». Les hackers ont pénétré le site mercredi, le jour même où a été menée l’expérience historique, sans toutefois perturber l’événement.
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Qu’est-ce qu’un trou noir?
En astrophysique, un trou noir est un objet massif ayant un champ gravitationnel très intense, de manière à empêcher toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper. Les trous noirs n’émettent donc pas de lumière, d’où leur couleur noire. Ils sont décrits théoriquement et ne sont pas directement observables, mais plusieurs techniques d’observation indirecte ont été mises au point et permettent d’étudier les phénomènes qu’ils provoquent sur leur environnement. En particulier, la matière qui est attirée par un trou noir est chauffée à des températures considérables avant d’être engloutie. Elle émet, de ce fait, une quantité importante de rayons X. Donc, même si un trou noir n’émet pas lui-même de rayonnement, il peut néanmoins être détectable par son action sur son environnement. L’existence des trous noirs est une certitude pour la quasi-totalité de la communauté scientifique.
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«Large Hadron Rap»
Dans un clip vidéo diffusé sur YouTube, des physiciens ont dansé le rap pour exposer les conditions et les objectifs du plus grand accélérateur de particules au monde, le Grand collisionneur d’hadrons (LHC), mis en route mercredi 10 septembre. Le clip a déjà été visionné plus de 1,78 million de fois. Il explique comment des protons vont entrer en collision dans ce gigantesque anneau de 27 km de circonférence, à 100 mètres sous terre, à la frontière franco-suisse, près de Genève. Rappelons que le principal objectif du LHC sera de trouver le boson de Higgs, ultime particule dont l’observation permettra de valider le modèle expliquant la structure de la matière visible de l’univers. L’idée de cette chanson humoristique et pédagogique revient à Kate McAlpine, une thésarde de la Michigan State University détachée au Centre européen de recherche nucléaire (Cern).
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L'hebdo Magazine, # 2654 
23rd September 2008
