Guy DOYEN

Première accélération d’électrons guidée par un faisceau de protons circulant à travers un plasma

Dans un article publié le 29 août dernier dans Nature la collaboration AWAKE du CERN a rapporté la première accélération réussie d’électrons à l’aide d’une vague générée par des protons circulant à travers un plasma. L’accélération obtenue sur une distance donnée est déjà plusieurs fois supérieure à celle des technologies conventionnelles utilisées par les accélérateurs de particules. Proposée pour la première fois dans les années 1970, l’utilisation de vagues de plasma (appelées “wakefields”, “champs de sillage” en français) a le potentiel de réduire considérablement la taille des accélérateurs au cours des prochaines décennies.

Le 26 mai 2018, la collaboration AWAKE avait accéléré des électrons témoin avec succès. Les électrons injectés dans AWAKE à des énergies relativement basses de l’ordre de 19 MeV ont surfé la vague de plasma et ont été accélérés à une énergie de presque 2 GeV sur une distance de 10 mètres.

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Le Compact Muon Solenoid (CMS) du LHC

Le Compact Muon Solenoid (CMS) est l’un des 4 détecteurs de particules du Large Hadron Collider (LHC) et l’une des plus grandes collaborations scientifiques au monde.

Son programme de physique va de l’étude du Modèle Standard jusqu’à la recherche de dimensions supplémentaires et de particules qui pourraient être les constituants de la matière noire.

Construit autour d’un énorme aimant solénoïde, le détecteur mesure 21 mètres de long, 15 mètres de large et 15 mètres de haut. Il pèse 14 000 tonnes.

Crédit : CERN

Confirmation de la désintégration du Boson de Higgs en quarks bottom

Le 28 août, les collaborations ATLAS et CMS ont présenté leur découverte de la désintégration du Boson de Higgs en quarks bottom. D’après le Modèle Standard, cette désintégration devrait se produite 60% du temps

Cette découverte n’a pas été simple car plusieurs évènements peuvent produire des quarks bottom. Il est difficile d’isoler ceux produits par le Boson de Higgs des autres.

Pour extraire le signal, les collaborations ATLAS et CMS ont combiné les données des Run 1 et 2 du LHC. Les énergies des collisions étaient de 7, 8 puis 13 TeV.

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La Contraction des Longueurs en Relativité Restreinte

La contraction des longueurs en relativité restreinte est-elle réelle ?

Tout dépend de ce qu’on appelle « réel ». Mais voici les faits :

Tout comme avec la dilatation du temps, on n’observe pas la contraction des longueurs dans notre vie quotidienne car nos vitesses de déplacement sont très faibles comparées à celles proches de la lumière.

Mais dans les accélérateurs de particules, les particules accélérées à une vitesse proche de celle de la lumière ont leurs lignes de champ électrique compressées dans la direction de leur déplacement. Elles produisent un bref signal qui est différent des signaux reçus d’électrons en mouvement moins rapide.

Au RHIC, où on accélère des ions lourds (plomb ou or, par exemple) pour les faire entrer en collision, les résultats des analyses ne peuvent s’expliquer que si les formes sphériques des ions lourds sont aplaties pour devenir comme des pancakes.

Cet effet est donc bien réel

Source : “Inquiry into Physics”

Un LHC haute luminosité d’ici 10 ans au CERN

Le vendredi 15 juin 2018 un nouveau chantier s’est ouvert au LHC, le grand collisionneur de hadrons. Initié en 2011, ce projet vise à mettre en service d’ici à 2026 un LHC haute luminosité (HL-LHC) qui permettra d’augmenter le nombre de collisions protons-protons et de récolter davantage de données. La France contribue de manière importante à ce projet (à hauteur de 180 millions d’euros, masse salariale incluse). Les équipes du CNRS et du CEA participent à la recherche et aux développements technologiques spécifiquement sur les aimants supraconducteurs et à l’extension de la durée de vie des détecteurs et de l’accélérateur. Côté français, ce sont ainsi plus de 400 scientifiques qui accompagnent le renouveau du plus grand et du plus puissant collisionneur de particules au monde.

Mis en fonction pour la première fois en 2008 au CERN, le LHC – Large Hadron Collider – est un anneau de 27 kilomètres de circonférence muni de milliers d’aimants supraconducteurs qui permettent de maintenir les particules accélérées à l’intérieur de l’anneau. Les particules propulsées finissent par entrer en collision à une vitesse proche de celle de la lumière. Pour collecter les données, le collisionneur possède 4 détecteurs de particules : ATLAS, CMS, ALICE et LHCb.

Ces travaux vont permettre d’accroître la luminosité du LHC d’un facteur 5 à 7 en concentrant le maximum de particules dans l’espace le plus réduit possible pour augmenter le nombre de collisions au moment du croisement des deux faisceaux de protons. Cela permettra aux scientifiques d’étudier des phénomènes rares et d’obtenir des mesures de grande précision indispensables pour préciser les propriétés du boson de Higgs. Plus largement, c’est un pas de plus vers la compréhension du modèle standard et des scénarios qui en découlent.

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