Le LHC, grand collisionneur de hadrons, va révolutionner la physique

Le LHC, grand collisionneur de hadrons, va révolutionner la physique : Aux origines de l’Univers
Après
vingt ans de travail, plus de sept mille physiciens du monde entier ont
assisté, mercredi dernier près de Genève, au lancement du LHC, le grand
collisionneur de hadrons (voir en encadré), la machine expérimentale la
plus imposante et la plus puissante jamais construite par l’homme.

Pour
permettre à l’humanité de « savoir d’où elle vient, où elle va et si
l’univers a une fin », selon Robert Aymar, le directeur général de
l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), les
chercheurs ont provoqué, dans cet anneau souterrain de 27 kilomètres de
circonférence, des collisions frontales entre des particules de matière
(protons ou ions de plomb) à des niveaux d’énergie encore jamais
atteints. Voyageant quasiment à la vitesse de la lumière, ils ont été
injectés, accélérés et maintenus en circulation pendant des heures,
guidés par des milliers d’aimants supraconducteurs puissants.
Objectif : remonter le temps pour étudier les origines de la matière et
avoir enfin des réponses aux grandes questions que se posent les
physiciens.

La première : peut-on comprendre la création de la matière ?
Le LHC est capable de recréer les conditions qui prévalaient il y a
13,7 milliards d’années, après le big-bang — température très élevée et
densités très fortes — où les particules élémentaires se sont propagées
librement avant de s’agglutiner pour former de la matière. Autre énigme
encore non résolue : quelle est l’origine de la masse ?
Le modèle mis en place par les chercheurs met en évidence une
particule, le fameux boson de Higgs. Mais cette « mère » de toutes les
particules n’a jamais été observée. Le collisionneur LHC devrait
permettre d’observer cette particule hypothétique et d’en mesurer sa
masse. Une autre expérience permettra de savoir pourquoi l’antimatière
est si rare. Au début du big-bang, matière et antimatière étaient en
quantités égales mais aujourd’hui l’antimatière semble être très rare.
C’est en étudiant des processus particuliers dans les collisions des
particules du LHC que l’on aura une compréhension plus fine du
processus par lequel ce déséquilibre à dû se produire. Les physiciens
pourront peut-être nous dire si les particules supersymétriques existent.
Actuellement les théories supersymétriques qui prévoient une symétrie
entre les particules élémentaires constituant la matière et les
médiateurs des interactions, appelée « supersymétrie », pourraient
conduire à cette unification. Dans ce cas, il devrait exister des
particules « supersymétriques » partenaires des particules élémentaires
actuellement connues et les plus légères d’entre-elles devraient alors
apparaître dans les collisions de protons du LHC. Autre secret à
percer : qu’est-ce-que la matière noire ? Les
physiciens des particules possèdent dans leurs théories
supersymétriques une particule appelée « neutralino » qui expliquerait
l’origine de la matière noire. Produite dans les collisions de haute
énergie, le LHC pourrait permettre de la découvrir. Enfin, nous avons
besoin de savoir si notre espace-temps a plus de quatre dimensions.
Les grandes théories qui permettent d’aller jusqu’à l’unification de
l’interaction gravitationnelle avec toutes les autres s’appuient
principalement sur la théorie des « supercordes », mais celle-ci
requiert un nombre de dimensions bien supérieur aux quatre de
l’espace-temps considéré jusqu’alors, c’est un univers à dix
dimensions. Le LHC pourrait permettre de confirmer l’existence de ces
dimensions supplémentaires.
El Watan