lundi 3 mars 2008

Rendez-vous avec Higgs

Le LHC, Large Hadron Collider, ou Grand Collisionneur de Hadrons, est presque prêt !

Qu'est-ce que c'est ? Une (très) grosse machine. La mère de tous les accélérateurs de particules. Un tunnel souterrain circulaire très long, très froid, et très vide...

La circonférence exacte du LHC est de 26 659 m, et la machine contient un total de 9300 aimants. Tous les aimants seront prérefroidis à -193,2°C (80 K) à l’aide de 10 080 tonnes d'azote liquide, avant d'être remplis de près de 60 tonnes d'hélium liquide qui les portera à -271,3°C (1,9 K) température plus froide que l'espaâace intersidéral. Afin d'éviter que des molécules de gaz en goguette viennent troubler les expériences, l'intérieur du tunnel est aussi vide que l'espace interplanétaire, ce qu'on appelle l'ultra-vide. La pression est de 10 puissance -13 atmosphères.


Bon, une fois qu'on a ça, on lance dedans des faisceaux de protons de plomb bien lourds qui sont invités par les aimants à atteindre 99,9999991% de la vitesse de la lumière. Une fois qu'ils sont en train de faire 11 245 fois par seconde le tour de l'affaire de 27 km, on lance un autre faisceau de protons dans l'autre sens, obviously.

Le jeu produit 600 millions de collisions frontales de 14 téraélectronvolts. (Si vous ne voyez pas vraiment ce que représente un téraélectronvolt, moi non plus, je suis pas électricien...) Minuscules collisions, entendons-nous bien, moins que microscopiques, mais générant tout de même des températures, nous disent les savants, plus de 100000 fois supérieures à celles qui règnent au centre du soleil.

Ah oui my dear Maud c'est très chaud. Je remarque en passant que les Très Hautes Températures sont toujours au pluriel. Ce doit être un pluriel de Majesté, puisqu'elles règnent. Alors que chez toi, genre ce matin il faisait 2°, il y en a toujours qu'une, et en plus elle ne règne pas. Mais ne nous égarons pas.



Ces conditions quelque peu extrêmes ont pour but entre autres de reproduire la délicate ambience qui régnait (elle aussi) un milliardième de seconde après le Big Bang.

Bien sûr en divers endroits de l'anneau se trouvent des détecteurs eux-mêmes hyper-costauds, et placés à 100 mètres sous terre (ce qui ne facilite pas vraiment la maintenance) qui enregistrent les trajectoires des particules avec des précisions de l’ordre du micron.




"Les détecteurs du LHC tels qu’ATLAS ou CMS sont équipés de systèmes électroniques de déclenchement qui mesurent le temps de passage d’une particule à quelques milliardièmes de seconde près. Le système de déclenchement enregistre également la position des particules au millionième de mètre.
La rapidité et la précision de ces systèmes sont essentielles si l’on veut être certain qu’une particule enregistrée dans différentes couches du détecteur est bel et bien la même" nous explique le CERN. Ca tombe sous le sens.


Ces détecteurs vont produire environ 100 terabytes de données par seconde, nous dit le Scientific American du mois de février (je vous laisse calculer combien ça fait d'octets par an). Une première série d'ordinateurs sélectionnera 100.000 événements "prometteurs" par seconde, et balancera les données concernant les milliards d'autres.

Puis "quelques milliers d'ordinateurs", j'aime la nonchalance de ce chiffre, procèderont à une seconde sélection de 100 événements par seconde avant de garder une copie et d'envoyer l'info à un réseau (The Grid) de 7000 physiciens impatients dans 11 Instituts de recherche de par le monde.

Les principales expériences ont des noms à base d'acronymes improbables et recherchent des petites choses fascinantes :

ALICE et les Gluons
A Large Ion Collider Experiment

Mon préféré : ALICE espère à très haute température fondre les protons, les noyaux d'atomes, séparer les quarks qui sont soudés fort solidement ensemble par des particules très collantes appelées gluons, et recréer le magma quark-gluons, la "soupe primordiale" que l'on suppose à l'origine de la matière.







ATLAS et le boson de Higgs
A Toroidal LHC ApparatuS

CMS
Compact Muon Solenoid (Solénoïde compact pour muons)

ATLAS et CMS sont les deux détecteurs maousses qui prétendent par des méthodes différentes "voir" l'ineffable boson de Higgs, la matière noire, l'anti-matière et les autres dimensions de l'univers, pour autant que tout cela existe, évidemment.

LHCb
Large Hadron Collider beauty
Oui, beauty. Je cite : L’expérience explorera les différences entre matière et antimatière en étudiant un type de particule appelée « quark beauté » ou « quark b ». Le LHC recréera les instants juste après le Big Bang, pendant lesquels les paires de quarks b et d’antiquarks b auraient été produites.

TOTEM
TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement
Comme son nom l'indique, a pour but de mesurer le diamètre d'un proton.

LHCf
Large Hadron Collider forward : Etudie les retombées des collisions pour en savoir plus sur les rayons cosmiques naturels.

Un commentaire posté sur le site du Scientific American : "I just hope they find the Higgs before I croak (I'm 83)"

Mise en service : courant 2008 si tout va bien. Combien ça coûte ? A peu près 3 milliards d'Euros. Comme quoi l'argent de vos impôts ne sert pas QUE à payer des fonctionnaires feignants...
Je vais pas vous soûler avec la physique quantique, vous n'avez qu'à lire la présentation ultra-simplifiée du CERN, mais quand on a vraiment envie d'éprouver le sentiment du meêerveilleux et de la transcscendance, je trouve que les saveurs du quark et les couleurs du gluon c'est quand même plus épatant que les miracles de Bernadette Soubiroux. Je dis ça comme ça, en passant...

1 commentaire:

  1. Ohhhhhh les "gluons".
    Ça me rappelle Téléchat...

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