Des mini Big Bang au LHC

Le grand collisionneur d’hadrons (LHC) du CERN a franchi hier une nouvelle étape en y introduisant cette fois, non pas des protons mais des ions plomb, le but ultime étant de recréer les conditions qui régnaient dans l’univers une fraction de seconde après le big bang.

Les ions plomb (des atomes de plomb débarrassés de leurs électrons) possèdent une masse considérablement plus importante que les protons. Les premières collisions ont eu lieu lundi dans le grand anneau de 27 km à des vitesses proches de celle de la lumière (300 000 km par seconde ). Au final, ces particules ont dégagé une énergie considérable à des températures portées à plus de 100 000 fois à celles qui règnent au centre du Soleil.

Le passage à une exploitation avec ions plomb ouvre de toutes nouvelles perspectives au programme LHC pour sonder la matière telle qu’elle existait dans les tout premiers instants de l’Univers.

L’un des principaux objectifs de l’exploitation avec ions plomb est de produire d’infimes quantités de cette matière, appelée plasma quark-gluon, et d’étudier son évolution vers la matière qui constitue l’Univers aujourd’hui. Cette étude permettra de mieux comprendre les propriétés de l’interaction forte, qui lie les particules appelées quarks pour former des objets plus grands comme les protons et les neutrons.

« Les collisions d’ions lourds constituent un micro-laboratoire unique pour étudier la matière dense très chaude », a souligné Jurgen Schukraft, porte-parole de l’expérience ALICE, laquelle est optimisée pour étudier les collisions d’ions plomb au LHC. « Avec les ions lourds au LHC, le CERN continuera un voyage commencé en 1994, qui va assurément éclairer sous un nouveau jour le comportement fondamental de la matière et, en particulier, le rôle de l’interaction forte ».

Avec les collisions d’ions plomb, la Grille de calcul mondiale pour le LHC (WLCG) s’apprête à faire face à de nouveaux défis dans la mesure où les flux de données seront notablement plus importants que ceux enregistrés lors des collisions proton-proton. Les tests effectués récemment ont démontré que le système de stockage des données du CERN est en mesure d’absorber les données à un taux plus de trois fois supérieur à celui observé lors des collisions proton-proton, et plus de deux fois supérieur à celui prévu initialement pour les collisions d’ions lourds.

Le LHC sera exploité avec des ions plomb jusqu’au 6 décembre, avant un arrêt technique pour maintenance.

 

Physique des ions lourds au LHC

Avec le programme ions lourds du LHC, des faisceaux de noyaux lourds (« ions ») entreront en collision à des énergies jusqu’à 30 fois supérieures à celles jamais atteintes auparavant dans le cadre d’expériences en laboratoire. Dans ces collisions d’ions lourds, la matière est portée à une température plus de 100 000 fois supérieure à celle qui règne au centre du Soleil, recréant ainsi les conditions qui prévalaient quelques microsecondes après le Big Bang. L’objectif du programme ions lourds du LHC est de produire cette matière à des températures et des densités jamais atteintes en laboratoire et d’étudier en détail ses propriétés. On pourrait alors obtenir de nouveaux enseignements essentiels sur la nature de l’interaction forte entre les particules fondamentales.

L’interaction forte est la force fondamentale qui lie des particules élémentaires de la nature appelées quarks pour former des objets plus grands comme les protons et les neutrons, constituants de base des éléments atomiques. On connait bien à présent le mécanisme par lequel les particules élémentaires porteuses de l’interaction forte, les gluons, lient les quarks pour former les protons et les neutrons. Deux aspects de l’interaction forte restent toutefois particulièrement troublants.

Premièrement, aucun quark n’a jamais été observé isolément : il semble que les quarks et les gluons soient confinés en permanence dans des particules composites, telles que les protons et les neutrons. Deuxièmement, les protons et les neutrons contiennent trois quarks, mais la masse de ces trois quarks ne représente qu’un pourcent de la masse totale d’un proton ou d’un neutron. Donc, si le mécanisme de Higgs pourrait expliquer la masse de chacun des quarks, il ne peut justifier l’essentiel de la masse de la matière ordinaire.

Selon la théorie actuelle des interactions fortes, appelée chromodynamique quantique, à des températures très élevées, les quarks et les gluons ne sont pas confinés et se déplacent librement dans un nouvel état de la matière connu sous le nom de plasma quark-gluon. Toujours selon cette théorie, à la même température, le mécanisme qui donne aux particules composites l’essentiel de leur masse cesse d’agir.

Dans le programme ions lourds du LHC, trois expériences (ALICE, ATLAS et CMS) ont pour objectif de produire et d’étudier cette phase extrême de la matière à haute température et d’éclairer sous un nouveau jour la question de savoir comment s’est formée l’essentiel de la masse de la matière visible de l’Univers dans les premières secondes

(Src : Cern)

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7 Commentaires sur "Des mini Big Bang au LHC"

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yp
Invité

mais je peux pas m’empêcher de penser qu’un de ces 4 ils vont nous pondre un trou noir là-bas, sous la terre et ils vont condamner notre belle planète et nous avec, comme dans Hyperion de Dan Simmons.

Ferrari16
Invité

Eh bien bonjour !! En tant que grand passionné, je pense qu’il faut voir les résultats avant de parler, grace au L.H.C nous étudions les particules qui font la matière, quand on étudie, je pense que c’est pour avoir des connaissances, donc étudions grace au L.H.C on va bien voir, quoi qu’il arrive je pense que l’on va avoir des surprises mais on ne va être aspiré dans un trou noir, sinon tant mieux on découvrira les autres soit-disante dimensions !!! On a tout à apprendre ! Le L.H.C va nous apprendre beaucoup !! J’en suis sur !!

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Invité

Notre association vous dit Non ça Suffit Plus Jamais ça.

Jona
Invité
Avant d’envisager un voyage en orbite (très très très lointaine de préférence) pour échapper au trou noir qui aspirera la Terre, probablement en 2012 d’ailleurs (les mayas avaient raison !), jetons un coup d’oeil à un diagramme représentant la population des particules composant les rayons cosmiques en fonction de leur énergie. Par exemple là : Qu’y voit-on ? 1) que des rayons de 14 TeV, on peut en dénombrer une bonne tripotée qui frappe l’atmosphère terrestre chaque année : environ 30 par m² par stérdian par an (particules de 14 TeV à 1 GeV près, donc un minuscule échantillon des particules… Lire plus »
moise44
Invité
Obscurantisme quand tu nous tiens Arrêtez d’écrire de telle bétises ! l’autre grand anneaux collisionneur connu de la planète n’a jamais fait de trou noir ! et pourtant il a atteint des puissance presque équivalentes ! Pour ceux qui parle de trou noir je vous conseille de redécouvrir la théroie de le relativité (chercher le mystère de l’horloge dans google) ou encore de regarder la suite documentaire “ce que einstein ne savait pas encore” (cherhcez aussi dans google) qui vous d”aidera et expliquera ce que l’on cherche a faire …. Par ailleurs, un trou noir est- en fait une étoile… Lire plus »
Unbongars
Invité
L’hypothèse du trou noir est amusante. Cela dit il y a relativement peu de trous noirs dans l’univers et si la théorie prédit qu’on pourrait en faire un avec la terre, aucune observation n’est jamais venue étayer cette théorie. Pensez donc : le soleil ne deviendra pas un trou noirs en dépit de son énergie colossale, les phénomènes radiants de l’univers capables de souffler l’atmosphère et les océans se produisent chaque seconde sans provoquer de trou noir. Tout laisse à penser que même en dirigeant toute l’énergie du système solaire sur un point de la terre , on obtiendrait certes… Lire plus »
marcob12
Invité
Mais pas impossible. J’écoutais hier un podcast de ciel et espace (au besoin je donnerais les références) où un scientifique débattant des théories de “multivers” disait clairement que la formation de “trous noirs” par le LHC est assez improbable et serait révélateur de l’échelle de dimensions cachées par ex, sans formuler de soucis sur la conséquence de leur improbable formation. Au pire, de très petite taille et formés dans le vide, il est possible qu’ils’évaporeraient avant de toucher les parois du tube à vide dans lequel ils sont produits. Est-ce que la force d’attraction gravitationnelle de ces puits de très… Lire plus »
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