Les chercheurs du CERN à la recherche de l’infiniment petit - Sciences - la-Croix.com

À 100 mètres sous terre, à deux pas du lac Léman, les physiciens s'apprêtent à faire d'étonnantes découvertes sur la structure intime de la matière grâce au nouvel accélérateur de particules "LHC"


Le bâtiment du Centre européen de recherche nucléaire à Genève Suisse (photo sous licence "creative commons")

L’événement est de taille. Par le gigantisme de « la » machine. Par son caractère international. Par le nombre de chercheurs, ingénieurs et techniciens impliqués. Et surtout par l’ampleur du défi. Accéder à la structure intime de la matière, tremplin pour une nouvelle physique, un nouveau monde, disent les physiciens les plus optimistes.

Nous sommes au Centre européen de recherche nucléaire (Cern), près de Genève, à la frontière franco-suisse. À quelques semaines du démarrage du Grand Collisionneur de hadrons (1), plus souvent désigné sous son sigle anglais LHC (pour Large Hadron Collider), les chercheurs restent concentrés et vigilants.

Parmi eux, les ingénieurs chargés de la mise en route des différents instruments sont sans doute les plus tendus. « L’accélérateur, les détecteurs et l’informatique sont en bonne voie, a déclaré Robert Aymar, le directeur général du Cern, et nous attendons avec impatience le démarrage du LHC, le plus rapidement possible. »

Un souterrain façon tunnel sous la Manche
À 100 mètres sous terre, dans un souterrain circulaire faisant penser au tunnel sous la Manche et où les scientifiques se déplacent en vélo, les premiers faisceaux de protons devraient commencer à tournoyer dans l’accélérateur au mois d’août.

Et, si tout va bien, l’ensemble de l’expérience devrait être officiellement inauguré à l’automne, le 21 octobre 2008, en présence des chefs d’État et de gouvernement européens des 20 pays concernés.

Décidée en 1984, la mise en œuvre d’une telle entreprise relève véritablement des travaux d’Hercule. Pour la première fois dans l’histoire de l’humanité, près de 10 000 hommes et femmes ont travaillé, depuis près de vingt ans, à la mise au point d’une machine, la plus compliquée jamais imaginée (lire Repères).

Réutilisant le tunnel déjà creusé pour l’accélérateur précédent, les techniciens ont fait preuve d’ingéniosité. Deux énormes détecteurs, renfermant plusieurs couches de capteurs agencées en pelures d’oignon, ont été spécialement construits.

Les derniers essais électriques pour bientôt
L’un, Atlas, a été directement monté au fond, à la manière d’un bateau dans sa bouteille. L’autre, CMS, a été assemblé en surface comme des tranches de saucisson de 2 000 tonnes chacune, qui ont été ensuite descendues par une grue spéciale. En janvier 2007, les ingénieurs ont commencé la « mise au froid » d’une partie des aimants supraconducteurs, ces « garde-fous » qui courbent les faisceaux de protons circulant à grande vitesse au cœur de l’anneau.

Bientôt auront lieu les derniers essais électriques. En dehors des difficultés budgétaires dont le directeur général s’est, à plusieurs reprises, fait l’écho (lire La Croix du 1er juin 2006), la seule ombre au tableau réside dans la défaillance en avril 2007 d’un élément des aimants fabriqués par le Fermilab américain, l’un des laboratoires participant à l’expérience mais également un concurrent du Cern puisqu’il héberge dans ses murs le Tevatron, accélérateur qui, lui aussi, est à la recherche du « Graal ».

Les pièces d’aimant ont toutefois été rapidement remplacées sans qu’il soit besoin de solliciter une armée d’avocats. Une fois la machine démarrée, restera sans doute le plus dur : réussir à mettre en évidence le boson de Higgs, la « particule de Dieu » comme disait Leon Lederman, prix Nobel de physique en 1988 et l’un des concepteurs du « modèle standard » de la physique des particules.

Lever le voile sur des mystères de la physique
Au sein de ce modèle théorique visant à expliquer l’organisation intime de la matière à l’échelle subatomique, le boson de Higgs est l’un des derniers éléments du puzzle qui devrait permettre d’expliquer comment les particules ont acquis une masse.

Le boson de Higgs est l’un des derniers éléments du puzzle qui devrait permettre d’expliquer comment les particules ont acquis une masse. Le boson de Higgs, ou le « chaînon manquant » du principal modèle de la physique des particules.

Au-delà de cet objectif premier, le LHC va tenter de lever le voile sur d’autres mystères de la physique. Quelle est la nature de la « matière noire » qui constitue 97 % de l’univers ? Pourquoi, juste après le big-bang, la matière a-t-elle pris le dessus sur l’antimatière, les particules sur les antiparticules ?

Comme on peut s’en rendre compte, les questions et hypothèses posées par la physique des particules sont complexes. L’une des questions est de savoir si les travaux menés par les chercheurs vont captiver les foules (lire l’interview d’Étienne Klein).

Lors d’un week-end portes ouvertes, organisé en avril dernier à Genève avant que le monstre d’acier ne soit totalement mis en boîte, plus de 76 000 visiteurs se sont pressés pour contempler les géants de la physique. Un indice de bon augure sur la curiosité publique.Denis Sergent(1) Les hadrons, particules composites formées de quarks, comprennent notamment les protons et les neutrons.

Deux collisionneurs sont déjà à l'étude pour succéder au LHC vers 2025 - Environnement, Sciences - Le Monde.fr

Les physiciens des particules sont des visionnaires. Alors que le nouvel accélérateur de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), le Large Hadron Collider (LHC), doit entrer en service cet été, ils réfléchissent déjà à la machine qui pourrait lui succéder vers 2025. Ils savent en effet que le LHC ne suffira pas à percer tous les secrets de la matière. Si, par chance, le mystérieux boson de Higgs, dont la théorie prédit qu'il donne leur masse aux choses, y est découvert, un instrument plus performant sera nécessaire pour connaître ses propriétés.

Deux projets concurrents sont à l'étude : le Collisionneur linéaire international (ILC) et le Collisionneur linéaire compact (CLIC). Dans les deux cas, il s'agit de provoquer des collisions entre des électrons et leurs antiparticules (positons) dans des accélérateurs non pas circulaires comme le LHC, dont l'anneau mesure 27 km de circonférence, mais linéaires : des "canons" longs de 31 km pour l'ILC (avec une extension prévue à 50 km), de 42 km pour le CLIC.

Cette trajectoire en ligne droite permet d'éviter la déperdition d'énergie que représente le rayonnement parasite, dit synchrotron, qu'émettent les électrons lorsqu'ils tournent en boucle. Car l'objectif est de monter toujours plus haut en énergie. Les physiciens prévoient d'atteindre mille milliards d'électronvolts (1 TeV) avec l'ILC, trois fois plus avec le CLIC. Cela semble peu, comparé aux 14 TeV libérés dans le LHC. Mais celui-ci va briser des protons, beaucoup plus gros que des particules élémentaires. Dans le futur instrument, l'énergie de collision sera donc plus concentrée.

Le choix de l'un ou l'autre projet dépendra, pour partie, des résultats obtenus avec le LHC, qui détermineront le niveau d'énergie optimal de son successeur. Six institutions européennes (CERN, CNRS et CEA français, Deutsche Elektronen-Synchrotron allemand, Institut national de physique nucléaire italien, université d'Oxford britannique) viennent de recevoir, de la Commission de Bruxelles, 5 millions d'euros sur quatre ans pour peaufiner l'étude de l'ILC. Parallèlement, le CERN mène des études de faisabilité du CLIC. Compte tenu du coût (environ 5 milliards d'euros), une seule machine peut espérer voir le jour, et elle sera mondiale. Outre l'Europe, les Etats-Unis, le Japon et la Russie sont sur les rangs.

Pierre Le Hir

Canoe – Infos – Québec-Canada: Des «bollés», les Québécois

Rapport Des «bollés», les Québécois
Jean-Philippe Pineault Le Journal de Montréal 29/04/2008 08h34

Les élèves québécois sont les «bollés» du Canada. Ils arrivent premiers en lecture et en mathématiques et deuxièmes en sciences, selon un rapport du Conseil des ministres de l'Éducation rendu public hier.

Quelque 20 000 jeunes de 13 ans de tout le pays ont participé au Programme pancanadien d'évaluation (PPCE).

Devant l'Ontario et l'Alberta

Les élèves du Québec sont les seuls à avoir obtenu une note au-dessus de la moyenne canadienne en lecture et en mathématiques. Ils devancent ainsi leurs camarades de l'Ontario et de l'Alberta.

En sciences, les écoliers québécois se situent encore au-dessus de la moyenne canadienne. Ils sont toutefois devancés à ce chapitre par les jeunes de l'Alberta, qui ont obtenu la meilleure moyenne.

Les résultats de l'enquête fourniront aux ministres de l'Éducation une base pour l'examen de leurs programmes d'études, leurs politiques et leurs pratiques liées au milieu d'apprentissage de leurs élèves.

Faible taux de participation

Au cabinet de la ministre de l'Éducation, Michelle Courchesne, on a fait savoir que les résultats semblent à première vue intéressants, mais que le Ministère doit analyser l'étude en profondeur avant de se prononcer.

Canoe – Infos – International - Dieu est-il une particule?

Science Dieu est-il une particule?
24/04/2008 12h12 - Mise à jour 24/04/2008 12h19

En juin prochain, le grand collisionneur de hadrons sera mis en marche en Suisse. Cette fantastique machine lancera des protons les uns contre les autres, dans l’espoir de découvrir grâce à ce choc l’origine de l’univers. Courrier International plonge cette semaine dans ce petit bang pour l’univers, mais un big bang pour l’homme.

«On sent comme de l’agitation dans l’air. Ce n’est encore qu’un léger frémissement d’excitation, mais qui va aller s’amplifiant durant les prochaines semaines. Cela fait une vingtaine d’années que la communauté mondiale des physiciens des particules attend ce grand moment. Cette fois, après quelque retard sur le calendrier initialement prévu, elle touche au but. Cet été, sans doute en juillet, le bal des protons devrait pouvoir commencer avec la mise en marche du nouvel accélérateur du CERN, près de Genève, le LHC. Aux yeux des scientifiques, ces trois lettres résonnent comme une formidable promesse. Elles désignent le Large Hadron Collider, ou grand collisionneur de hadrons. L’accélérateur le plus puissant et le plus complexe jamais construit, qui vise, rien de moins, à plonger dans l’intimité de la matière pour mieux comprendre les forces qui gouvernent l’Univers. L’accélérateur se présente comme un gros tube. En son sein, deux faisceaux de protons (des noyaux d’hydrogène) vont circuler dans des sens opposés à des vitesses proches de celle de la lumière et entrer en collision en quatre points de l’anneau. C’est là, dans des cavernes souterraines, que sont placés quatre énormes détecteurs – ATLAS, CMS, ALICE et LHCb –chargés de recueillir et d’analyser les gerbes de particules nées des chocs frontaux de ces missiles infiniment petits», écrit avec fierté L’Hebdo, un magazine suisse.

Des semi-conducteurs magnétiques

Physique
2008/04/23 > BE Allemagne 382 >

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/54295.htm

Des chercheurs de l'Université de Bochum sont parvenus à fabriquer un semi-conducteur magnétique à température ambiante alors que jusqu'à présent, cela n'avait été réalisé qu'à de très basses températures. Les scientifiques ont choisi de doper des oxydes de titane et des oxydes de zinc avec des ions de cobalt, un métal magnétique, dans un accélérateur de particules. Le semi-conducteur traité a été chauffé de manière à ce que les ions se placent aux noeuds du réseau cristallin et arrêtent les défauts.

Il restait alors aux chercheurs à prouver les propriétés désirées : au sein de la chambre de mesure ALICE [1] au LHC (Large Hadron Collider), les scientifiques ont mené des analyses combinant la spectrométrie d'absorption de rayons X à polarisation circulaire [2] à la diffractométrie de rayons X [3]. Les rayons X polarisés employés pour la spectrométrie sont préférentiellement absorbés par les électrons dans un état de spin donné, ce qui a permis de calculer leur quantité dans l'échantillon. De son côté, la diffraction des rayons X a permis aux chercheurs de déterminer la structure cristalline exacte. La combinaison des deux méthodes a permis aux chercheurs de tirer des conclusions sur le magnétisme aux différents endroits de l'échantillon. Ils ont constaté que les ions métalliques avaient effectivement pris les places d'atomes dans le réseau du semi-conducteur tout en gardant leur magnétisme. Seul un fort champ magnétique extérieur est capable d'"inverser" ce magnétisme, mais ce dernier une fois éteint, le matériau reprend son état magnétique initial.

Pour le professeur Zabel, qui dirige le groupe de recherche ayant mené ces travaux à l'Université de Bochum, "cette insertion d'ions de cobalt a conduit à un nouveau matériau semi-conducteur, possédant un comportement ferromagnétique à température ambiante". Ces résultats sont très prometteurs, en particulier dans le domaine de l'électrotechnique, où l'on n'utilise pour le moment que la charge électrique des électrons : l'utilisation du spin laisse envisager le développement de grandes capacités de stockage d'informations ainsi que de circuits plus rapides.

Insolite: La Terre aspirée par un trou noir? - L'Express

La Terre aspirée par un trou noir?

LEXPRESS.fr

Deux Américains ont assigné le Centre européen pour la recherche nucléaire (Cern) devant la Cour fédérale de Hawaï. Ils prétendent que le LHC, l'accélérateur de particules que le Cern veut mettre en route cet été, pourrait créer un trou noir et faire disparaître la Terre. Une plainte farfelue qui pourrait retarder l'inauguration de ce gigantesque outil scientifique.

	Imprimer l'article Envoyer par email Modifier le texte + d'informations Site Qu'est-ce que le LHC? Site L'article du New York Times Archive La planète Cern		alter L. Wagner, titulaire d'un doctorat en droit et qui a étudié la physique, et Luis Sancho, écrivain et chercheur en Espagne, ont assigné le Cern (Centre européen pour la recherche nucléaire), le DOE (Department of Energy) américain et la NSF (National Science Foundation) devant la Cour fédérale de Hawaï pour un motif pour le moins inhabituel: ils pensent, comme l'explique le New York Times, que le LHC (Large Hadron Collider), un accélérateur de particules qui devait être mis en service près de Genève cet été, pourrait provoquer un trou noir et détruire la Terre, voire l’univers -hypothèse jugée farfelue par les scientifiques. Le "grand collisionneur de hadrons", qui aura coûté 8 milliards de dollars et nécessité 14 ans de travaux, va permettre aux physiciens d’étudier les plus petites particules connues, les composants fondamentaux de la matière, en recréant les conditions qui existaient juste après le Big Bang. Mais Wagner et Sancho croient savoir que les scientifiques ont sous-évalué la possibilité que l’accélérateur de particules produise, entre autres catastrophes, un petit trou noir qui pourrait aspirer la Terre. Ils considèrent également que le Cern n’a pas réussi à évaluer l’impact sur l’environnement du LHC, comme le requiert le National Environmental Policy Act. Tout aussi étrange que cela paraisse, les deux hommes touchent ici un point qui taraude depuis des années les scientifiques: comment évaluer les risques d’une expérience qui n’a jamais été tentée et quelle instance a la légitimité de décider de la faire ou pas? A cause de cette plainte, le Cern pourrait être contraint de produire un rapport attestant de la sécurité de cette expérience et évaluant ses conséquences environnementales avant de mettre en activité le LHC. James Gillies, porte parole du Cern, a toutefois considéré que la juridiction de Hawaï n’avait aucune légitimité pour juger une organisation intergouvernementale située en Europe et ajouté que de nombreux rapports avaient déjà confirmé la sécurité du LHC.

le LHC devrait démarrer en juillet

Actualité > En bref : le LHC devrait démarrer en juillet
Par Laurent Sacco, Futura-Sciences

Le plus grand accélérateur de particules du monde devrait entrer en service dans la première quinzaine de juillet. Le LHC partira alors quelque temps plus tard à la recherche du boson de Higgs et des particules supersymétriques.

Après un retard de plusieurs années et un coût de,3 milliards de dollars, la plus grande aventure en physique fondamentale va débuter en 2008. Avec ses 6.000 aimants supraconducteurs refroidis en dessous de la température la plus froide du cosmos, celle du rayonnement fossile, le Large Hadron Collider (grand collisionneur de hadrons), avec ses 27 kilomètres de circonférence et ses faisceaux de protons qui devraient grimper à terme à 14 TeV (téra-électrons-volts) pourrait bien changer radicalement notre vision de l’Univers ainsi que celle de notre place dans celui-ci.

Si la date exacte de circulation des premiers faisceaux dans le LHC lui-même est encore inconnue, on sait déjà que des particules circuleront à partir du 21 mai dans un premier système d’accélération constitué par le Synchrotron à protons et le Super Synchrotron à protons. En sortie elles atteindront"