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higgs

  • Le large Hadron Collider enfin opérationnel,

    à l'arrêt depuis plus le 19 septembre 2008, il repart vers le big bang.

    La suite aux articles Le large Hadron Collider , et Le large Hadron Collider suite.

     

    Dans ces deux précédents articles, j'ai développé pour le premier «A la recherche du Bozon de Higgs» qui est l'objectif recherché par les expériences du Cern à Genève pour lesquelles il a été construit, et c'est le second article qui présente cette énorme machine le LHC formant un anneau circulaire de plus de 26 km de périphérie à 100 mètres sous terre devant accélérer, dans un ultra vide de - 13 atmosphères, des particules à une vitesse proche de celle de la lumière, 2,9979244553 ×108 m/s pour développer sur 11245 tours par seconde un milliard de collisions donnant des flashes de température de 20 milliards de degrés, c'est fantastique d'autant que rien n'est visible et que seules les mesures en permettent l'analyse.

    Cet accélérateur de particules met en œuvre des faisceaux formés de protons mais aussi d'ions lourds. C’est avec des ions de plomb que les physiciens cherchent à percer les mystères du plasma de quarks et de gluons qu’ils espèrent produire, par dé-confinement des protons et neutrons, le big bang (le neutron est un nucléon il forme le noyau de l’atome avec les protons, sa charge électrique est nulle).

    Le boson de Higgs, c’est une particule élémentaire furtive qui donnerait sa masse à toutes les autres dont l’existence est hypothétique, c’est ce que l’on essaye de trouver par la collision de deux faisceaux de protons entre eux circulant en sens inverse dans le vide de cet anneau provoquant ainsi un «big bang» dont on ne connait pas les effets qui pourraient être catastrophiques, eu égard à celui produit il y a 13,7 milliards d’années, générant une floraison de particules à l’échelle atomique dont certaines jamais observées, et qui permettrait de percer le secret de l’origine de l’univers pour comprendre le mécanisme de la création de la matière ou de l’antimatière dû au champ de Higgs. C’est un défit mondial, énorme, qui a été lancé par la construction de ce gigantesque instrument scientifique formidable machine à briser des particules qu’est Le Large Hadron Collider.

    C’est désormais officiel, le LHC a démarré fin septembre 2009, avec six semaines de retard sur le dernier calendrier prévu, afin de permettre une sécurité maximum pour le fonctionnement du plus grand accélérateur de particules au monde mettant en œuvre 7 Tev (tétra électron volt) soit 362 Mjoule développés par faisceau.

    Le retard causé par l’incident du 19 septembre, attribué à une connexion électrique défectueuse entre dipôles supraconducteurs, sera rattrapé par un fonctionnement pendant l’hiver.

    L’incertitude régnait encore à la fin de l’année 2008 quant à la date du redémarrage du LHC. Deux plans étaient à l’étude dont le plus pessimiste, mais aussi le plus prudent à ce moment, repoussait les premières collisions à 2010. Tout s’était pourtant bien passé le 10 septembre 2008 lors de la circulation des premiers faisceaux. Mais moins d’une dizaine de jours plus tard, une fuite d’hélium importante, provoquée par une défaillance électrique dans les connexions d’aimants dipolaires supraconducteurs du secteur 3-4, ils sont refroidis à l'hélium, conduisait à l’arrêt temporaire du LHC alors que les premières collisions étaient prévues pour la fin du mois.

    C'est donc dans une inconscience générale que va se produire la plus extraordinaire expérience jamais conçue par l'homme, vas-t-on enfin trouver ce fameux bozon né de l'imagination des chercheurs qui pour expliquer la création de l'univers ont trouvé par la physique théorique mathématique cette particule élémentaire justifiant la création de la masse donc de l'univers.

    Est-ce possible que l'on puisse connaître l'origine de notre univers ? On a le sentiment que c'est quelque chose d'asymptotique qui fait que l'on s'en rapproche sans jamais l'atteindre. C'est un peu comme le zéro absolu inaccessible puisqu'à sa limite il n'y a plus de matière. Mais c'est l'euphorie qui l'emporte dans la communauté des hautes énergies, car elle voyait grandir de l'autre coté de l'Atlantique que les membres du Fermilab puissent découvrir le boson de Higgs avant eux, c'est donc que la confiance qui règne sur cette découverte.

    Le Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory) situé à Batavia près de Chicago dans l'état de Illinois aux États-Unis est un laboratoire spécialisé dans la physique des particules des hautes énergies et agissant sous la tutelle du Department of Energy américain dans le cadre de l'URA (Universities Research Association). C'est en l'honneur de Enrico Fermi ce savant Italien 1901-1954 qui construisit en 1942 à Chicago la première pile à uranium, prix Nobel de physique en 1938 que fut baptisé Fermilab ce centre de recherches. L'URA est un consortium regroupant 90 universités de pointe situées principalement aux États-Unis mais dont des membres se trouvent également au Canada, au Japon et en Italie. Il est membre du Illinois Technology and Research Corridor. À ce jour, septembre 2008, l'accélérateur de particules du Fermilab, le Tevatron, est le second plus grand au monde avec une circonférence de près de 6 km, le plus grand étant le Large Hadron Collider.

    Les chercheurs et ingénieurs du LHC ont été confrontés à des problèmes bien plus graves lors de la mise au point et de la réalisation de cette machine extraordinaire. Ils ne tardèrent pas à analyser les causes de la défaillance et à étudier les modifications à apporter pour prévenir un accident du même genre. Un rapport du Cern expliquant exactement ce qui s’était passé le 19 septembre a d’ailleurs été publié.

    Les réparations du Large Hadron Collider

     

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    Document Le Monde.fr Sciences Horizon 19

    Si tout va bien l'accélérateur sera remis en route mi-novembre, mais dans un premier temps avec une énergie réduite 3,5 Tev par faisceau de particules, c'est la moitié de sa puissance typique. Un régime de croisière justifié par le nouveau Directeur du Cern Rolf-Dieter Heuer, depuis le premier janvier 2009 qui offre aux physiciens la possibilité de vraies découvertes. Pendant cette remise en ordre, les chercheurs en n'ont profité pour affiner les réglages des détecteurs grâce aux rayons cosmiques qui percutent en permanence la terre. Selon Fabricia Gianotti coordinatrice des expériences menées avec le détecteur Atlas, cette source naturelle et gratuite de particules nous a permis d'enregistrer depuis un an 500 millions de signaux. Ce travail sera très utile pour les futures collisions, et nos étudiants ont pu se faire la main sur des données réelles et non sur de simples simulations.

    Tout le monde est enthousiaste dans l'attente des nouvelles expériences.

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