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  • La Contraction des Longueurs en Relativité Restreinte

    Posté le 30 juillet 2018

    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”

  • Une Application qui Transforme votre Smartphone en Détecteur de Rayons Cosmiques

    Posté le 30 janvier 2018

    Des chercheurs du Laboratory of Methods for Big Data Analysis (LAMBDA) à la Higher School of Economics ont amélioré leur méthode d’analyse des rayons cosmiques de haute énergie (UHECR) grâce à l’utilisation de smartphones. Ce travail a été réalisé en partie par CRAYFIS et les résultats ont été présentés à la 22ème conférence internationale d’informatique des hautes énergies et la physique nucléaire.

    Les rayons cosmiques entrent constamment dans l’atmosphère terrestre. Ils incluent des rayons cosmiques de ultra-haute énergie ayant une énergie de plus de 1018 eV. Leurs propriétés reste un mystère pour les scientifiques. Ils proviennent de supernova et de trous noirs, et, en interagissant avec les particules de notre atmosphère ils forment une cascade de particules secondaires de plus faible énergie connue sous le nom de douches atmosphériques étendues (EAS – Extended Atmospheric Showers). Les scientifiques ont calculé qu’avec un détecteur d’une superficie d’un kilomètre carré il serait possible de détecter approximativement un évènement tous les 100 ans. Pour une étude complète, la superficie de la taille d’un petit pays européen serait nécessaire.

    Le projet CRAYFIS propose d’utiliser un réseau distribué de téléphonie mobile pour détecter ces UHECRs. Pour ce faire, les chercheurs ont développé un algorithme pour construire des réseaux neuronaux convolutifs qui peuvent être utilisés avec des smartphones conventionnels pour enregistrer les muons qui constituent ces douches de particules.

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  • Preuves de la Désintégration du Boson de Higgs en Quarks

    Posté le 2 août 2017

    Le Modèle Standard fait des prédictions très précises sur la manière dont le Boson de Higgs interagit avec différentes particules. Les premières observations étaient basées sur les mesures de sa désintégration en d’autres bosons (W,Z,γ). Maintenant, les chercheurs de la collaboration ATLAS viennent de montrer comment le Higgs se désintègre directement en fermions tels que les quarks et les leptons, la famille de particules fondamentales qui composent la matière.

    Jusqu’à maintenant les chercheurs ont pu prouver la désintégration du Boson de Higgs en photons, leptons tau et bosons W et Z. Cependant, cela ne représente que 30% des désintégrations. La désintégration en quarks bottom (H→bb) qui devrait pourtant se produire avec le taux le plus élevé (environ 58% d’après le Modèle Standard) n’avait jamais été observée. La raison est qu’il est très difficile de la distinguer des processus similaires d’arrière plan (qui pourraient s’assimiler à un “bruit de fond”) : les paires de quark bottom sont créées 10 millions de fois plus souvent que les désintégrations H→bb.

    Les physiciens de la collaboration ATLAS ont donc cherché les désintégrations H→bb qui sont créées en association avec une autre particule, dans ce cas il s’agit d’un boson vecteur (W ou Z). Les désintégrations plus reconnaissables des bosons vecteurs permettent de réduire le bruit de fond. Cela conduit à un taux de production beaucoup plus faible (environ 30,000 désintégrations H→bb devraient avoir été produites de cette manière) mais fournit une opportunité de repérer cette désintégration insaisissable.

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  • Exploration de la Manière dont le Boson de Higgs Interagit avec les Autres Bosons

    Posté le 1 août 2017

    Depuis son dernier redémarrage le LHC a produit environ 20000 Bosons de Higgs par jour lors des collisions Proton-Proton à 13 TeV. Fin 2015, les données collectées par les collaborations ATLAS et CMS étaient déjà suffisantes pour de nouvelles observations du Higgs Boson à de nouvelles énergies de collision. Maintenant, avec plus de 36000 trillions de collisions entre 2015 et 2016, l’expérience ATLAS peut effectuer des mesures toujours plus précises du Boson de Higgs.

    Mesurer la manière dont le Boson de Higgs est produit et comment il se désintègre est l’un des objectifs majeurs des expériences du LHC. Une plus grande précision de ces mesures permet aux chercheurs d’affiner la compréhension du secteur de Higgs du Modèle Standard, et également de contraindre les nouveaux phénomènes au-delà du Modèle Standard qui modifieraient le couplage du Higgs avec d’autres particules du Modèle Standard.

    En étudiant les désintégrations du boson de Higgs en paires de photons (H→γγ) et en 4 leptons via des bosons Z intermédiaires (H→ZZ*→4ℓ, où le “*” indique que l’un des bosons Z est produit en dehors de sa couche de masse [“produced off its mass shell” = produite hors couche de masse], c’est à dire qu’il s’agit d’une particule virtuelle), l’expérience ATLAS peut mesurer les propriétés de couplage du Boson de Higgs avec une précision sans précédent.

    Au LHC, le Boson de Higgs est produit via différents processus à des taux très différents : fusion de gluon, fusion de boson vecteur, WH, ZH, et ttH. Pour sonder ces modes de production, ATLAS a introduit un jeu de critères pour caractériser les évènements de Higgs avec états finaux H→γγ et H→ZZ*→4ℓ. Vous pouvez voir les résultats de cette étude sur les graphiques 1 et 2 où la section transversale, normalisée à la valeur prédite par le Modèle Standard, est montrée.

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  • Un Effet Gravitationnel du Big Bang a été Observé dans un Cristal de Laboratoire

    Posté le 25 juillet 2017

    Un effet exotique de la physique des particules qui a été théorisé comme se produisant dans d’immenses champs gravitationnels (près d’un trou noir ou dans les conditions qui régnaient juste après le Big Bang) a été observé dans un matériau en laboratoire (cristaux de phosphure de niobium).

    Ce matériau est un semimétal qui a été synthétisé par des collaborateurs à l’Institut Leibniz de recherche sur les états solides et les matériaux de Dresde (IFW) et à l’Institut Max-Planck de physique et chimie des solides à Dresde, en Allemagne. Après avoir réalisé l’expérience et effectué des mesures dans un laboratoire équipé d’un cryostat à l’Université de Hambourg, une équipe de théoriciens de TU Dresden, UC Berkeley et de l‘Instituto de Fisica Teorica UAM/CSIC à Madrid a confirmé par modèles mathématiques qu’ils ont observé un effet de mécanique quantique, connu sous le nom d’anomalie gravitationnelle axiale, qui viole les lois de conservation classiques telles que les lois de conservation de la charge, de l’énergie et de la quantité de mouvement.

    Les symétries sont le Saint Graal des physiciens. La symétrie signifie que l’on peut bouger un objet de telle ou telle manière sans que ses propriétés n’en soient affectées. Par exemple, lorsque vous tournez une balle uniforme sur elle-même, de quelque angle que ce soit, elle a toujours la même apparence.

    Quand une symétrie existe en physique classique mais est brisée une fois que la théorie est quantifiée, on parle d’anomalie.

    Durant la plus grande partie de leur histoire, ces anomalies quantiques ont été confinées au monde de la physique des particules élémentaires exploré dans des accélérateurs de particules tels que le LHC du CERN. Maintenant, cependant, de nouveaux types de matériaux appelés semimétaux de Weyl (similaires au graphème mais en 3D) permettent de révéler le fonctionnement d’anomalies quantiques de destruction de symétrie dans des phénomènes de la vie quotidienne tels que la création de courant électrique.

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