En avril dernier, le Large Hadron Collider a repris du service après trois ans de sommeil. L’accélérateur de particules du CERN, le plus puissant au monde, repart donc pour quatre années de science à la pointe de la physique des particules. Et demain, pour l’anniversaire de sa découverte de l’illustre boson de Higgs, il va enfin passer à la phase concrète de ce troisième round d’expérimentation.
Très sommairement, l’intérêt des machines de ce genre est d’accélérer des particules élémentaires – celles qui composent les atomes à la pus petite échelle – pour les faire entrer en collision à une vitesse folle. Les chercheurs peuvent ainsi étudier les nouvelles sous-particules produites à l’impact et les autres phénomènes physiques associés.
Des rayons circulaient déjà dans l’accélérateur depuis avril. Mais il s’agissait avant tout de tests ; l’objectif était de vérifier que la nouvelle mouture de la bête se comportait comme prévu. En effet, elle sort de trois années de maintenance et d’améliorations; elle est donc mieux armée que jamais pour concasser des protons à des niveaux d’énergie encore jamais atteints dans une machine de ce type.
4 ans à une énergie record de 13,6 TeV
En effet, dès demain, le LHC passera dans une configuration dite de « rayon stables ». Dans ces conditions, les ingénieurs pourront enfin mettre tous les capteurs et instruments en état de marche pour pousser la machine jusque dans ses retranchements. Pendant près de quatre ans, il va fonctionner à plein régime à un niveau d’énergie record de 13 600 milliards d’ectronvolts, soit 13,6 TeV.
L’ev (ou électrno-volt) est une unité d’énergie minuscule, souvent utilisée lorsqu’on raisonne à l’échelle de l’atome. Dans l’absolu, ces 13,6 TeV sont loin d’être énormes. C’est à peu près à l’énergie du mouvement d’un moustique en train de voler.
Mais si ce chiffre est exceptionnel, c’est parce que cet accélérateur permet de faire atteindre la même énergie à un proton, une particule qui est pourtant plusieurs dizaines de milliards de milliards de fois plus légère ! Pour illustrer cette différence d’échelle, c’est un peu comme projeter une tête d’épingle à une vitesse suffisamment énorme pour qu’elle fasse autant de dégâts à l’impact qu’un gigantesque astéroïde.
Et ce canon nanométrique n’est pas seulement plus puissant que jamais. Il est aussi plus précis que toutes ses versions précédentes. Les deux rayons de protons devraient désormais se rencontrer dans une zone de moins de 10 micromètres, soit moins du quart du diamètre d’un cheveu humain. Cela signifie que davantage de protons entreront en collision.
Le grand retour de la “particule de Dieu“
Le CERN estime que le LHC pourra ainsi générer environ 1,6 milliard de collisions par seconde, soit plus de 20x le score de la version précédente. Une augmentation spectaculaire qui permettra de se pencher sur le Boson de Higgs avec un regard neuf ; une excellente nouvelle pour les futurs travaux de l’institution.
Pour rappel, il s’agit d’une particule auparavant théorique dont le LHC a apporté la toute première confirmation expérimentale… il y a dix ans quasiment jour pour jour, le 4 juillet 2012. Sa découverte officielle a représenté une véritable révolution en physique. Ce n’est pas un hasard s’il est parfois surnommé “particule de Dieu“; ce boson est intimement lié à certaines des questions les plus brûlantes de la physique fondamentale moderne. Il fait notamment partie des clés de voûte du modèle standard de la physique des particules.
Et dans ce contexte là, le boson de Higgs représente un sujet d’étude très intéressant; il fait partie de ces éléments dont l’étude permet de pousser les modèles actuels jusqu’à leur point de rupture pour connaître leurs limites. En maltraitant cette particule exotique, les chercheurs ne vont pas seulement l’étudier en tant que telle; ils vont donc aussi tester la cohérence et la solidité du modèle standard.
Le modèle standard n’a qu’à bien se tenir
La relativité générale, formalisée par Einstein, décrit le comportement des objets les plus massifs de l’univers. Le modèle standard, de son côté, s’intéresse aux plus petites particules. Ces deux modèles fonctionnent très bien individuellement. Mais ils restent fondamentalement incompatibles; le modèle standard ne permet par exemple pas d’expliquer la gravitation si bien décrite par la relativité générale.
Si l’on part du principe qu’il existe bel et bien une théorie unifiée dite “du Tout”, cela signifie forcément que quelque chose, quelque part, cloche. Mais pour l’instant, personne n’a encore réussi à prendre ces théories en défaut pour expliquer ces incohérences. Il faut donc les pousser jusqu’à leur point de rupture pour en avoir le cœur net.
« Nous attendons avec intérêt des mesures de la désintégration du boson de Higgs en particules de deuxième génération telles que les muons. Ce serait là un résultat entièrement nouveau dans la saga du boson de Higgs », explique Michelangelo Mangano, théoricien au CERN.
Le LHC va ainsi passer les quatre années suivantes à répondre à plusieurs questions brûlantes sur cette drôle de particule, mais pas seulement. Il permettra aussi de simuler les premiers instants de l’univers après le Big Bang, de modéliser des rayons cosmiques, d’étudier les neutrinos et la matière noire… et ainsi de suite. Nous vous donnons donc rendez-vous au plus tard dans quatre ans pour dresser le bilan de cette nouvelle phase expérimentale qui s’annonce d’ores et déjà fascinante.
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On ne parle pas plutôt de faisceaux plutôt que de rayons ?
Mais bon c’est sympa de lire des « concasser les protons » ça change un peu.
Mais restons zen même après avoir encaissé « des turbines astucieusement positionnées », la gravitation n’est pas expliquée davantage par la relativité que par le modèle standard, comme tout le reste : la science n’explique rien, elle décrit comme vous le dites d’ailleurs, ce qui est déjà toute une aventure de plusieurs siècles d’existence.
Je suis sûr que j’aimerais lire votre version de l’histoire de la Science et de la méthode scientifique, toucher du doigt les efforts de créativité et d’imagination dont ont dû faire preuve déjà les premiers qui ont dû batailler pour séparer tout ça de la philosophie.
Merci déjà pour ça et j’espère vous lire encore.