Settembre 24, 2022

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Ce qu’il faut savoir du plus grand et plus puissant accélérateur de particules du monde, qui redémarre pleinement mardi

Il seprépare à révolutionner à nouveau notre connaissance de l’Univers. Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du Cern doit atteindre sa pleine puissance, martedì 5 luglio. Après trois ans d’arrêt, pour des travaux de maintenance et d’amélioration, il avait redémarré le 22 avril. Franceinfo vous présente le plus grand accélérateur de particules du monde, ce temple de l’étude de l’infiniment petit.

Il fatto 27 km de long et se trouve à 100 mètres sous terre

Il LHC è un anneau di 27 km di diametro enfoui a 100 m sotto terra, alla frontiera tra la Francia e la Svizzera, non loin de Ginevra. Si le dispositif est enterré si profond, c’est “pour éviter l’inquinamento des particules cosmiques qui pourrait venir perturber les expériences”, come l’esplicito il Cern dans cette video di presentazione dell’esperienza LHCb. L’accès à l’accélérateur de particules est hautement sécurisé: avant de prendre l’ascenseur qui le relie à la surface, un appareil scanne l’iris des visiteurs.

Pourquoi des instruments aussi grands sont-ils nécessaires pour étudier l’infiniment petit ? Nel curriculum, le esplicito Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternative (CE), les particules se comportent comme des ondes ou des vagues. Selon la mécanique quantique, l’energie est inversement proporzionale à la longueur d’onde. C’est pour cela que travailler avec de petite longue d’onde nécessite une quantité d’énergie extrêmement importante.

Il est le théâtre de (très) violente collisioni

L’LHC è un collisionneur. A l’intérieur, les physiciens propulsent des protons, des particules situées dans le noyau des atomis. Dans l’anneau, deux faisceaux de protons circulent, chacun dans un sens. Ils se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière, se percutent et explosent. Plus ces collisions sont violentes, plus elles permettent de casser les particules et aiutider les scientifiques à identifier leurs composants et leurs interactions.

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Après trois ans de travaux, l’LHC va a teindre sa pleine puissance de collision de 13,6 miliardi di miliardi di elettronvolt (TeV). Celle-ci est inédite, remarque Laurent Vacavant, direttore adjoint scientifique à l’Institut National de Physical Nucleaire et de Physical des Particules. Mais à quoi corrisponde-elle ? “C’est très difficile à illustrer parce que ce sont des unités d’énergie qui sont vraiment propres à notre domaine. Ce sont des énergies infinitésimales”concedere-t-il. “Pour donner une idée, nous comparons souvent cette énergie à celle que doit dépenser un moustique pour se maintenir en vol. Sauf que, dans le LHC, cette énergie est concentrée de façon extrême dans la collision” deux protonanticipo-t-il.

“Les protons étant infiniment petits, cela fait une concentrazione d’énergie absolument gigantesque.”

Laurent Vacavant

a franceinfo

Avec cette puissance encore jamais atteinte, les physiciens espèrent obtenir davantage de “collisioni intéressantes” et des “eventi rari” avec la création éventuelle de particules nouvelles o encore jamais observées, racconta Laurent Vacavant.

Les détecteurs de plusieurs expériences (Atlas, CMS, ALICE et LHCb) ripartiti sui 27 km dell’anneau sont ensuite chargés de capter et d’enregistrer les collisions. Le CMS, par exemple, fonctionne comme un gigantesque appareil photo, qui prend des images en trois Dimensions des collisions. “Nous visas a taux de 1,6 miliardi di collisioni protone-protone par seconde pour les expériences Atlas et CMS”un affermato Mike Lamont, direttore degli acceleratori e della tecnologia al Cern.

Il a déjà permis de révolutionner la physique

Grâce au LHC, en 2012, Fabiola Gianotti, coordinatrice dell’esperienza CMS, avait annoncé la découverte du boson de Higgs. Celle-ci a révolutionné la physique, en confirmant la prédiction des chercheurs qui, près de 50 ans auparavant, en faisaient une pièce maîtresse du Modèle standard de la physique des particules (SM).

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>> Domande di settembre sur le boson de Higgs

“Le boson de Higgs est lié à Certaines des question 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”un expliqué celle qui est aujourd’hui la directrice générale du Cern.

Mais le boson de Higgs demeure mystérieux. “S’agit-il d’une particule fondamentale ou bien composite”à savoir un assemblage de plusieurs particules encore inconnues, se demande Joachim Mnich, director de la recherche et du calcul au Cern. “Est-ce la seule particule de Higgs existante ou y en at-il d’autres?” poursuit-il.

Il pourrait permettre d’en savoir plus sur la matière noire

“La découverte du boson de Higgs revient à avoir trouvé une aiguille dans une botte de foin”, osserva Laurent Vacavant. L’analizzatore di fallu circonda 1,2 miliardi di miliardi di collisioni di protoni per le trouver. La nouvelle phase d’exploitation du LHC doit permettre de moltiplicaer ce chiffre par vingt. “Un accroissement significatif qui ouvre la voie à de nouvelles découvertes”giudice Mike Lamont.

Outre the boson de Higgs, les expériences menées au LHC ont déjà permis de découvrir plus de 60 particules composites predites per il modello standard. Avec cette nouvelle phase d’exploitation de l’acélérateur de particules, les scientifiques espèrent de nouvelles trouvailles. Laurent Vacavant menzionane notamment la matière noire. Cette matière fantôme, énigmatique, serait formée de particules exotiques de grande masse. Selon Certaines hypothèses, il pourrait y avoir dans l’Univers entre cinq et sept fois plus de matière noire que de matière visibile. Cela significa que la matière que nous connaissons (qui est faite d’atomes) représenterait moins de 20% de toute la matière qui compose notre Univers.

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Cette matière noire, qui n’a encore jamais détectée et jamais observée, est une clé importante pour comprendre les mouvements de grandis structure comme les galaxies et les amas de galaxies. La débusquer représenterait une découverte maggiore et sa traque est una priorità per le chercheurs partout dans le monde. “La matière noire, on sait que c’est une particule qui n’interagit pratiquement pas”esporre Laurent Vacavant. Dans certi modelli, il ya une particule [hypothétique] que l’on appelle neutralino. Comme son nom l’indique, c’est une particule très neutre, que l’on aurait du mal à voir. Et selon la masse de ce neutralino, il pourrait avoir toutes les proprietés pour la matière noire”, explique-t-il. Les années à venir s’annoncent aussi excitantes que passionnantes au LHC.