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Posté par Michel le Mercredi 31/03/2010 à 00:00
7 TeV: début du programme de recherche du LHC
cern  lhc  7tev 
Hier mardi, à 13h06, des faisceaux sont entrés en collision à une énergie de 7 TeV, donnant ainsi le coup d'envoi au programme de recherche du LHC. Dans le monde entier, des physiciens des particules se préparent à une moisson potentiellement riche de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) de nouvelle physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...) ; le LHC entame en effet sa première longue période d'exploitation à une énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) trois fois et demie supérieure aux énergies atteintes précédemment dans un accélérateur de particules (Les accélérateurs de particules sont des instruments qui utilisent des champs électriques et/ou magnétiques pour amener des particules chargées...).


Collision à 7 TeV au coeur du détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été...) CMS, le 30 mars 2010.

"C'est un grand jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par...) pour les physiciens des particules, déclare Rolf Heuer, directeur général du CERN1. Nombreux sont ceux qui attendent ce moment depuis longtemps, et leur patience et leur persévérance ont fini par payer."

"Avec ces énergies de collision record, les expériences LHC vont pouvoir aborder une vaste région à explorer ; on va commencer à traquer la matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d'effets inattendus, notamment au sujet des galaxies. Différentes hypothèses...), les nouvelles forces et les nouvelles dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de révolution.), ainsi que le boson de Higgs (Le boson de Higgs est une particule élémentaire dont l'existence a été proposée en 1964 par Gerry Guralnik, C.R. Hagen, et Tom Kibble; Robert Brout...), indique Fabiola Gianotti, porte-parole de la collaboration ATLAS. Le fait que les expériences aient déjà publié des articles sur la base des données enregistrées l'an passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des...) est de très bon augure pour cette première période d'expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse et à obtenir des données...)."

"Nous avons tous été impressionnés par les performances du LHC à ce jour, souligne Guido Tonelli, porte-parole de l'expérience CMS. Il est particulièrement gratifiant de constater à quel point (Graphie) nos détecteurs fonctionnent bien. Nos équipes de physiciens, dans le monde (Le mot monde peut désigner :) entier, analysent déjà les données. Nous allons bientôt nous attaquer à certaines grandes énigmes de la physique moderne comme l'origine de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la...), la grande unification (Le concept d'unification est une notion centrale de la logique des prédicats ainsi que d'autres systèmes de logique et est sans doute ce qui distingue le plus...) des forces et la présence abondante de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...) noire dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.). Nous devons nous attendre à vivre des moments exceptionnels."

"C'est le moment que nous attendons et auquel nous nous préparons depuis longtemps, déclare Jürgen Schukraft, porte-parole d'ALICE. Nous comptons beaucoup sur les résultats des collisions de protons et, plus tard dans l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.), des collisions d'ions lourds, pour arriver à mieux comprendre la nature de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) forte et l'évolution de la matière dans l'Univers primordial."

"LHCb est prête pour la physique, souligne Andreï Golutvin, porte-parole de l'expérience. Un grand programme de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...) nous attend. Il nous permettra d'étudier en profondeur la nature de l'asymétrie (L'asymétrie est l’absence de symétrie, ou son inverse. Dans la nature, les crabes violonistes en sont des exemples spectaculaires.) entre matière et antimatière (L'antimatière est l'ensemble des antiparticules des particules composant la matière classique — celle dont est faite la Terre. Le préfixe...)."

Le CERN exploitera le LHC sur une période allant de 18 à 24 mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.), avec pour objectif de fournir aux expériences suffisamment de données pour réaliser des avancées notables via des branches très diverses de la physique. Dès qu'elles auront "redécouvert" les particules de l'actuel modèle standard, préalable indispensable à l'étude d'une nouvelle physique, les expériences LHC partiront à la recherche systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour objet de dénombrer et de classer les taxons dans un certain ordre, basé sur des principes...) du boson (Les bosons représentent une classe de particules qui possèdent des propriétés de symétrie particulières lors de...) de Higgs. Grâce à la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de données attendues (1 fb-1 dans le jargon des physiciens), la combinaison (Une combinaison peut être :) des données obtenues par ATLAS et CMS permettra d'explorer un large domaine de masses, et il y aura une chance bien réelle de découverte si la masse du Higgs avoisine les 160 GeV. Si la particule est beaucoup plus légère ou beaucoup plus lourde, il sera difficile de la découvrir pendant cette première période d'expérimentation.

S'agissant de la supersymétrie (Note : Pour profiter au mieux de cet article, le lecteur devrait avoir de bonnes notions sur le spin, la physique des particules et la symétrie en physique.), ATLAS et CMS disposeront chacune de suffisamment de données pour multiplier par deux la sensibilité actuelle aux nouvelles découvertes. Aujourd'hui, les expériences sont sensibles à certaines particules supersymétriques dont les masses vont jusqu'à 400 GeV. Le LHC, avec 1fb-1, va permettre d'aller jusqu'à 800 GeV.

"Le LHC a de bonnes chances de découvrir au cours des deux années à venir des particules supersymétriques, explique Rolf Heuer, ce qui pourrait nous permettre de mieux comprendre de quoi est constitué environ un quart de l'Univers."

Et même à l'autre extrémité – plus exotique – du spectre des découvertes possibles, cette première période d'exploitation du LHC doublera notre potentiel de découvertes. Les expériences LHC seront sensibles à de nouvelles particules massives indiquant la présence de nouvelles dimensions et ayant des masses allant jusqu'à 2 TeV (contre 1 TeV actuellement).

"Plus de 2000 doctorants attendent avec impatience des données des expériences LHC, souligne Rolf Heuer. Ils auront le privilège de rédiger les premières thèses à la nouvelle frontière (Une frontière est une ligne imaginaire séparant deux territoires, en particulier deux États souverains. Le rôle que joue une frontière peut fortement varier suivant les régions et les époques....) des hautes énergies."

À l'issue de cette période d'exploitation, le LHC sera arrêté pour que l'on puisse procéder aux opérations de maintenance usuelles et terminer les réparations et les travaux de consolidation requis suite à l'incident survenu le 19 septembre 2008 pour pouvoir atteindre l'énergie nominale de 14 TeV. Jusqu'à présent, les accélérateurs du CERN fonctionnaient selon un cycle annuel: ils étaient exploités pendant sept à huit mois et arrêtés quatre à cinq mois chaque année. Étant donné que le LHC est une machine cryogénique fonctionnant à très basse température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant...), il lui faut environ un mois pour être ramené à température ambiante et un autre mois pour être refroidi. Un arrêt de quatre mois dans le cadre d'un cycle annuel ne se justifie donc plus. C'est la raison pour laquelle le CERN a décidé de passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) à un cycle plus long avec des périodes de fonctionnement plus longues et des arrêts eux aussi plus longs en cas de besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les...).

"Deux années d'exploitation continue ne seront pas de tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) repos pour les opérateurs du LHC et les expériences, mais le jeu en vaudra bien la chandelle, précise Rolf Heuer. En commençant par une longue période d'exploitation et en concentrant sur une seule période d'arrêt la préparation des collisions à 14 TeV, nous augmentons la durée d'exploitation totale au cours des trois années à venir. Ainsi, nous pourrons rattraper le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) perdu et donner toutes leurs chances aux expériences d'imprimer leur marque."

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Source et illustration: © CERN