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Chasseurs de boson de Higgs, tenez compte de la Pleine Lune...

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Le phénomène avait été découvert du temps du Lep, lorsque la chasse au boson de Higgs avait débuté avec des collisions d'électrons et de positrons, mais il se manifeste aussi avec le LHC. On doit en effet tenir compte de la déformation du collisionneur sous l'effet des forces de marée lunaires si l'on veut obtenir des faisceaux de protons convenables pour les expériences.

Lors de la Pleine Lune, les trajectoires de paquets de protons sont perturbées, il faut donc en tenir compte pour chasser le boson de Higgs. © Lick Observatory

Pour les physiciens s'occupant des faisceaux de particules dans un collisionneur, la tâche ressemble un peu à celle des navigateurs de la Nasa pilotant les sondes d'exploration sur des orbites précises pour des rencontres avec des objets célestes. Buzz Aldrin ne s'y est pas trompé si on lit à travers les lignes de ses déclarations faites lors de sa brève prise de commandes du LHC. Les faisceaux de particules doivent rester stables et bien confinés malgré les perturbations et la tendance des paquets de particules à exploser sous l'effet de leur propre répulsion électrostatique. Il n'est pas simple de s'assurer d'une bonne synchronisation pour que des paquets de protons qui se déplacent presque à la vitesse de la lumière entrent en collision au bon moment, au bon endroit.

Par une étrange ironie dont la nature est coutumière, pour explorer les secrets de l'infiniment petit, en l'occurrence l'origine des masses des bosons de jauge, des quarks et des leptons du modèle standard, il faut  tenir compte de la force qui domine l'infiniment grand et d'un des objets qui le composent, à savoir la gravitation et la Lune.

Peter Higgs devant les équations décrivant sa théorie de la brisure de symétrie donnant une masse à des bosons de jauge. © Peter Tuffy/The University of Edinburgh

On sait que la tension est montée l'année dernière au LHC sur la chasse au boson de Higgs. On en apprendra peut-être plus lors de la 36e International Conference on High Energy Physics, l'Ichep, qui se tiendra dans un mois en Australie, à Melbourne. Le LHC a en effet redémarré en début d'année avec une luminosité accrue et des énergies plus élevées pour les collisions de protons. Les données accumulées devraient être suffisantes pour au moins confirmer ou infirmer le signal que l'on peut déjà attribuer à l'existence d'un boson de Higgs d'une masse de 125 GeV environ dans les détecteurs Atlas et CMS. Dans le premier cas, il faudrait sans doute combiner les observations de deux expériences du LHC pour affirmer que le boson de Higgs existe bel et bien. En tout état de cause, on devrait être fixé avant la fin de l'année.

Une anomalie systématique frappant Atlas et CMS

La chasse au Higgs continue cependant et l'une des chercheuses qui travaillent au sein de la collaboration Atlas, Pauline Gagnon, vient de nous faire part sur l'un des blogs de Quantum Diaries d'une expérience qu'elle a faite récemment.

Les deux courbes du bas, celles en beige et en vert, montrent la luminosité instantanée mesurée par CMS et Atlas. On voit bien que de petits accrocs à intervalles plus ou moins réguliers affectent les deux expériences. © Cern

La chercheuse était dans la salle de contrôle d'Atlas lorsqu'elle reçut un appel téléphonique d'un de ses collègues lui demandant l'origine des brusques perturbations périodiques affectant depuis quelque temps le flux de données en provenance du détecteur géant. Perplexe, la physicienne regarda de plus près l'un des écrans montrant l'évolution dans le temps de la luminosité des faisceaux de protons entrant en collisions dans CMS et Atlas. Les deux courbes étaient visiblement toutes deux affectées de sortes d'accrocs à intervalles périodiques, un fait qui ne l'avait pas inquiétée car rien ne laissait entendre, jusqu'au coup de fil de son collègue, que quelque chose d'anormal se déroulait dans le collisionneur.

Peut-être les responsables du contrôle des faisceaux eux-mêmes avaient-ils la clé de l'énigme représentée par ces anomalies. Ce fut à son tour de donner un appel. La réponse d'une des personnes présentes dans la salle de contrôle du LHC ne se fit pas attendre : « Ah oui, ces petites baisses. C'est parce que la Lune est presque pleine. Je dois rectifier l'orbite des faisceaux de protons de temps à autre ».

Voilà qui peut paraître incroyable mais comme cela avait déjà été le cas au siècle dernier, lorsque le collisionneur à électrons et positrons, le Lep, occupait déjà le tunnel dans lequel se trouve actuellement le LHC, l'effet des forces de marée terrestre se faisait sentir. 

En effet, l'influence gravitationnelle de la Lune ne se limite pas à la surface fluide de l'océan et même de l'atmosphère. Le corps solide de la Terre elle-même en est affecté et il se déforme, bien qu'avec des amplitudes de mouvements plus faibles. Cela suffit cependant pour faire varier la forme et la taille du tunnel du LHC de telle sorte que les trajectoires des paquets de protons sont perturbées ; les paramètres de vol, similaires à ceux de satellites en orbite, doivent être corrigés pour tenir compte de ces perturbations, importantes et évoluant au fur et à mesure du lever de la Pleine Lune.

Pour partir à la chasse au boson de Higgs et aux particules de matière noire, il faut donc tenir compte de la Pleine Lune...

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