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  • LHC : premières collisions de protons dans les 10 jours

    Posté le 23 novembre 2009

    Aujourd’hui, pour la première fois depuis son redémarrage, le LHC a fait circuler des faisceaux de protons dans les 2 sens. Les scientifiques font encore quelques tests avant de provoquer les collisions de protons dans les 10 jours qui viennent.

    Le LHC pourra reproduire les mêmes conditions que dans les 2 trillionièmes de secondes après le Big Bang qui a marqué la création de l’Univers, il y a environ 13,7 milliards d’années

    Via Physorg.com

  • Qu’est-ce qu’un boson ?

    Posté le 23 novembre 2009

    Les bosons sont des particules qui transmettent les forces fondamentales de l’Univers :

    – Le photon transmet la force électromagnétique
    – Le gluon transmet la force nucléaire forte
    – Les bosons W et Z transmettent la force nucléaire faible
    – Le graviton transmettrait la force gravitationnelle

    Le boson de Higgs donnerait une masse aux particules via le mécanisme de Higgs.

  • Le boson de Higgs

    Posté le 23 novembre 2009

    Le boson de Higgs est une particule prédite par le modèle standard de la physique des particules.

    Il joue un rôle unique en expliquant pourquoi toutes les autres particules (exceptés le photon et le gluon) sont massives. Il expliquerait pourquoi le photon n’a pas de masse et pourquoi les bosons W et Z sont très lourds.

    Le boson de Higgs n’a pas encore été observé mais pourrait l’être dans un futur proche grâce au LHC.

    Voir article du CERN, Le boson manquant

  • Fonctionnement du LHC

    Posté le 22 novembre 2009

    LHC-vignetteTout commence avec les atomes d’hydrogène d’une bouteille d’hydrogène compressé qui sont injectés à une cadence strictement contrôlée dans la chambre d’un accélérateur linéaire : le Linac 2.

    LINAC 2
    Les électrons sont arrachés pour ne laisser que les noyaux d’hydrogène : des protons dont la charge est positive. Ces protons sont accélérés par un champ électrique. Lorsque que le paquet de protons quitte le Lineac 2, sa vitesse est de un tiers celle de la lumière.

    INJECTEUR
    Le faisceau pénètre ensuite dans l’injecteur. Afin d’augmenter l’intensité du faisceau, le paquet est divisé en 4 : un pour chacun des anneaux de l’injecteur. L’injecteur est circulaire (157m de circonférence). Un champ électrique pulsé accélère le faisceau de protons pendant que des aimants exercent une force perpendiculaire à leur sens de déplacement. Des électro-aimants très puissants sont utilisés.

    L’injecteur accélère les protons jusqu’à 91,6% de la vitesse de la lumière et resserre les paquets qui sont ensuite rassemblés en un faisceau unique qui est injecté dans le Synchroton à protons.

    SYNCHROTON
    Le synchroton mesure 628m de circonférence. Les paquets tournent pendant 1,2 secondes à 99,9% de la vitesse de la lumière. L’énergie transmise aux protons par le champ électrique ne peut plus se traduire par une augmentation de vitesse car ceux-ci approchent la limite de la vitesse de la lumière. Le surplus d »énergie se manifeste alors par une augmentation de la masse des protons : les protons ne peuvent pas aller plus vite donc ils deviennent plus lourds. A ce stade de l’accélération, l’énergie cynétique des protons atteint 25 GeV (Giga-électrons-volts) : les protons sont 25x plus lourds que des protons au repos (dont l’énergie se mesure en électrons volts)

    SUPER SYNCHROTON
    Les paquets sont alors acheminés vers le Supersynchroton à protons (SPS) qui est un anneau de 7 Km de circonférence et a pour but de faire atteindre aux protons une énergie de 450 GeV
    Les protons sont ensuite injectés dans le Grand collisionneur de hadrons : le LHC

    LHC
    Le LHC a une circonférence de 27 Km. Il est profondément enfoui sous terre et se situe entre le Jura et les Alpes, de part et d’autre de la frontière franco-suisse. Il comporte 2 tubes sous vide dans lesquels circulent les faisceaux de protons en sens opposé. Des électro-aimants synchronisent les paquets arrivant avec ceux en circulation. Les paquets se croisent dans les 4 détecteurs où on les fait entrer en collision.

    Ce sont les particules issues de ces collisions que l’on cherche à repérer grâce aux détecteurs.
    Le SPS (Super Proton Synchroton) injecte des protons pendant 30 minutes. Pendant ce temps, le LHC augmente l’énergie des protons. Leur vitesse devient très proche de la vitesse de la lumière et ils parcourent les 27 Km plus de 11 000 fois par seconde. Leur vitesse est augmentée à chaque tour grâce au champ électrique pulsé. L’énergie de chaque proton pourrait atteindre 7 TeV (en théorie), leur masse devenant 7000 fois plus importante qu’au repos.

    La force magnétique nécessaire pour que les faisceaux maintiennent leur trajectoire à l’intérieur de l’anneau est si importante qu’il faut un courant de 12 000 ampères dans les électro-aimants. Pour atteindre cette intensité, le LHC doit être plus froid que l’espace ce qui permet de rendre les aimants supraconducteurs.

    Les protons sont maintenant prêts à entrer en collision dans les détecteurs. Un aimant dévie leur trajectoire afin de provoquer le choc. L’énergie de 2 protons entrant en collision à ce moment est de 14 TeV et reproduit les conditions similaires à celles qui ont suivi le Big Bang.

    ANALYSE
    Les traces des particules issues de ces collisions seront analysées par des ordinateurs reliés aux détecteurs. Cela devrait permettre de mieux comprendre notre Univers : les évènements de sa naissance, son évolution, son comportement actuel et son futur.

    D’après la vidéo du CERN : Bottle to Bang

    En plus de cela, les résultats permettront peut être de découvrir de nouvelles particules dont le boson de Higgs (qui serait à l’origine de la masse des particules), et surtout de « faire le ménage » dans les théories actuelles : il y a aujourd’hui de nombreuses théories et seules celles qui seront conformes aux observations faites au LHC seront validées. Cela permettra aux physiciens théoriciens de savoir s’ils ont fait fausse route ou s’ils sont sur la bonne voie. Les physiciens qui ont fait fausse route pourront se mettre alors à étudier les théories valides ce qui permettra d’avancer encore plus vite.

    Les découvertes faites au LHC pourraient bien bouleverser notre vision du monde car certaines théories défient l’imagination et sont proches de la science-fiction. Si des théories comme la théorie M (qui unifie les théories des cordes) s’avéraient conformes aux résultats du LHC, cela démontrerait que le monde est beaucoup plus complexe que ce que vous n’auriez jamais osé imaginer : dimensions supplémentaires, Univers parallèles etc.

    A voir :
    Le Large Hadron Collider en 10′ (vidéo)

  • Qu’est-ce qu’un hadron ?

    Posté le 21 novembre 2009

    Les hadrons sont une famille de particules qui sont composées de quarks.

    Il existe 2 catégories de hadrons :
    – Mésons : composés d’un quark et d’un anti-quark
    – Baryons : composés de 3 quarks

    Les mésons les plus connus sont les pions et le kaons
    Les baryons les plus connus sont les protons et les neutrons

    Ce sont des protons qui sont accélérés dans le plus grand accélérateur de particules au monde : le LHC.