A propos du lancement du Grand Collisionneur LHC

Ce mercredi 10 septembre 2008 démarre le Grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire) situé près de Genève, à cheval sur la frontière franco-suisse. C’est un accélérateur de particules, avec lequel des physiciens du monde entier vont étudier les composants fondamentaux (particules) de la nature et les interactions qui existent entre eux. Les innombrables bêtises racontées à ce sujet par certaine presse, nous ont convaincu de la nécessité de mettre les choses au point chez les jeunes.

Les deux composants de la matière les plus connus sont l’électron et le photon (lumière). D’autres sont les quarks, les gluons, …

Deux faisceaux de particules subatomiques de la famille des «hadrons » (des protons – noyaux des atomes d’hydrogène – ou des ions de plomb) circuleront en sens inverse à l’intérieur de l’accélérateur circulaire LHC de 27 km de circonférence, emmagasinant de plus en plus d’énergie à chaque tour. En faisant entrer en collision frontale les deux faisceaux à une vitesse proche de celle de la vitesse de la lumière – et donc à très hautes énergies -, le LHC va recréer certaines des conditions qui existaient juste après le Big Bang (début « explosif » de l’expansion de notre Univers). Des équipes de milliers de physiciens du monde entier analyseront les particules issues de ces collisions dans quatre détecteurs grands comme des cathédrales.

Les données enregistrées par chacune des quatre grandes expériences du LHC pourraient remplir environ 100 000 DVD double couche par année. Afin de permettre à plus de 7000 physiciens du monde entier de participer directement à l’analyse des données pendant les 15 prochaines années (la durée de vie estimée du LHC), des dizaines de milliers d’ordinateurs dispersés sur la planète seront exploités dans le cadre d’un réseau informatique décentralisé appelé « Grid » (« Grille »). Il faut savoir qu’Internet a été mis au point au CERN en 1989 pour répondre aux besoins du plus grand accélérateur de l’époque, le LEP. Il y a donc un nouveau saut dans l’utilisation collective et mondiale de l’informatique avec le tout nouveau Grid. Il ne s’agit plus seulement d’échange d’informations au niveau planétaire mais bien d’actions collectives simultanées mondiales.

Le LHC a été construit pour aider les scientifiques à répondre à certaines questions essentielles de la physique des particules et des interactions fondamentales. Mais aussi sur des questions essentielles du modèle du Big Bang.

Le LHC pourrait permettre de répondre à certaines questions de la physique fondamentale

Pendant les dernières décennies, les physiciens ont pu décrire, avec une précision remarquable, ces particules et ces interactions. Mais il y a des lacunes dans cette compréhension présente rassemblée dans ce qui est appelé le modèle standard des particules et dans la théorie des champs quantiques. Tout comme, il y avait des lacunes dans la théorie de Newton qui se sont manifestées de plus en plus dans la seconde moitié du dix-neuvième siècle. Une multitude de propositions théoriques (spéculations) ont fleuri, pendant les trente dernières années, pour tenter de répondre à ces lacunes. Ces spéculations n’ont, jusqu’à ce jour, que la cohérence logique et mathématique pour les justifier. Ce qui est absolument insuffisant. Car les scientifiques ont besoin de nouvelles données expérimentales pour percer réellement les « mystères » de la nature (pour s’approcher au plus près de la réalité) et renvoyer aux poubelles de l’Histoire les spéculations en contradiction avec ces nouvelles données expérimentales. C’est le rôle du LHC.

Voici quelques questions que se posent les physiciens en 2008:
– D’où vient la masse ? Pourquoi une masse donnée correspond à une particule donnée ? Pourquoi certaines particules n’en ont-elles pas?
– De quoi est constitué l’univers? Les particules ordinaires qui constituent les vaches, les hommes, le pétrole, le soleil, … constituent, semble-t-il, 4% de l’univers. Pourquoi? Les 96% restants inconnus sont appelés matière et énergies sombres, un peu comme on écrivait sur les anciennes mappemondes « terra incongnita » (terre inconnue)
– A quoi ressemblait la matière juste après le Big Bang?
– Y a-t-il d’autres dimensions que les trois dimensions de l’espace et le temps que nous connaissons?

Précisons qu’il est très probable que les expériences du LHC donneront des réponses différentes à ce qui est proposé aujourd’hui et modifieront le contenu même de ces questions. C’est cela qui rend tellement excitantes les découvertes scientifiques: les réponses inattendues qui nous forcent à être plus intelligents, à conformer toujours plus et mieux notre conscience et nos connaissance à l’ensemble de la réalité.

Comme l’écrivait James Clerk Maxwell (1830–1879), le grand physicien britannique qui a fondu dans une même théorie électricité, magnétisme et optique: « La science expérimentale nous révèle continûment de nouvelles caractéristiques des processus naturels et nous sommes ainsi contraints à rechercher de nouvelles formes de pensée appropriées à ces caractéristiques ».

Pour plus d’informations:

[http://public.web.cern.ch/Public/fr/LHC/LHC-fr.html]
[http://cdsweb.cern.ch/record/1095481/files/CERN-Brochure-2008-001-Fre.pdf]

Le LHC en chiffres

– Un anneau de 26 659 m de circonférence enterré à une profondeur comprise entre 50 et 175 m (100 m en moyenne).
– Vitesse des protons : 99,9999991 % de la vitesse de la lumière; chaque proton effectuera plus de 11.000 tours par seconde dans l’anneau.
– Collisions frontales de 14.000 GeV (unité d’énergie utilisée en physique des particules élémentaires). L’accélérateur précédent du CERN, le LEP, avait des collisions frontales maximales de 200 GeV. A l’énergie maximale, chacun des deux faisceaux de protons dans le LHC aura une énergie totale équivalent à un train de 400 tonnes, comme le TGV, lancé à 150 km/h. Lorsque les deux faisceaux de proton entrent en collision, ils génèrent dans un espace minuscule, des températures de plus de 100 000 fois supérieures à celles qui règnent au centre du soleil.
– Pression interne dans les tubes des faisceaux: dix fois moins que sur la lune (ultravide).
– Le coeur du LHC est le plus grand réfrigérateur du monde, avec une température plus froide que l’espace intersidéral. 9300 aimants refroidis à -271.3 °C ( 1,9 K, presque la température minimale absolue) par 60 tonnes d’hélium liquide; le système d’aimantation contient 10.000 tonnes de fer, soit plus que pour la tour Eiffel.
– 400 lentilles magnétiques pour focaliser les faisceaux.