Peter Higgs devant le détecteur Atlas au LHC. © Cern

Sciences

En vidéo : records de luminosité et d'énergie au LHC

ActualitéClassé sous :physique , CMS , lhc

-

Il y a environ deux semaines, le LHC produisait ses premières collisions de protons à des énergies record de 8 TeV, bientôt suivies de la phase de collecte des événements pour la physique avec l'arrivée des faisceaux stables. Petit retour en vidéo sur la performance, alors que le LHC bat aussi en ce moment son record de luminosité avec des fréquences de collisions de plus en plus élevées.

Pour tenter de comprendre nos origines et notre destin dans le cadre de l'évolution de l'univers qui l'a conduit du Big Bang au Vivant, il est nécessaire de sonder les arcanes de la matière et des forces à des énergies comparables à celles atteintes par le cosmos observable il y a 13,7 milliards d'années. C'est ce que l'on tente de faire avec les collisions de protons au LHC.

Il n'y a malheureusement pas eu de création de minitrous noirs dans ces collisions et il semble maintenant bien improbable que même les successeurs du LHC en produisent jamais. Il ne reste donc probablement plus que la fenêtre du rayonnement fossile, plus généralement des observations en cosmologie, pour espérer saisir quelques-uns des secrets de la gravitation quantique. Matière, espace et temps y émergeraient d'une réalité qui nous échappe encore, peut-être en rapport avec des concepts profonds sur l'information, les fondements des mathématiques et la théorie des automates cellulaires.

Des collisions de protons à 8 TeV le 5 avril 2012, vues par le détecteur CMS. © Cern

Heureusement, le boson de Higgs semble donner quelques signes de son existence et la montée en énergie et luminosité du LHC devrait permettre de la confirmer d'ici à la fin de l'année. Sans aucun doute, nombreux sont les physiciens qui attendent que ce ne sera pas un Higgs standard que révélera les détecteurs CMS et Atlas.

Quelques-uns espèrent même qu'on ne le verra pas du tout.

Cela pourrait justement être une indication précieuse en faveur de certains modèles de gravitation quantique, comme l'influence de trous de vers virtuels si l'on en croit Stephen Hawking, ou encore la présence de dimensions spatiales supplémentaires qui permettraient de donner une masse aux bosons Z et W du modèle électrofaible d'une façon différente de celle proposée avec le mécanisme de Higgs dans les années 1960. 


Le LHC vient de démarrer les collisions entre protons à l'energie sans précédents de 4 TeV par faisceau. Cette vidéo marque cette nouvelle phase du programme de l'accélérateur et décrit les défis et les attentes des physiciens d'Atlas et de CMS à travers les mots des coordinateurs de physiques en charge actuellement, Richard Hawkings et Greg Landsberg. © Cern

Luminosité : 20.000 milliards de collisions en 6 jours au lieu de 6 semaines

En tout état de cause, même si l'augmentation en énergie des collisions du LHC, même peu importante, est une bonne chose pour traquer des signes d'une nouvelle physique, une plus grande luminosité est requise pour faire sa découverte en quelques années tout au plus. Les  performances actuelles du LHC amélioré sont déjà spectaculaires. En seulement six jours d'exploitation, le LHC a déjà produit environ vingt mille milliards de collisions alors que l'année dernière il fallait six semaines pour atteindre le même résultat.

Ce n'est qu'un début. Le nombre de paquets de protons par faisceau circulant dans le LHC n'est encore que de 624. Il devrait très bientôt être porté à 840 et finalement atteindre les 1.380 (le nombre de protons par paquet augmentera progressivement lui aussi).


Sur cette vidéo on voit les événements produits lors des collisions réelles proton-proton avec une énergie de 8 TeV  dans le détecteur CMS, le 5 avril 2012. Les paires de protons entrées ici en collision, entraînant la production d'un nombre élevé de particules, faisaient partie de deux paquets contenant des centaines de milliards de protons chacun. Un grand nombre de ces paquets voyagent dans des directions opposées au sein du LHC avant d'entrer en collision dans les détecteurs comme Atlas, LHCb et CMS. © CMSExperimentTV-Loïc Quertenmont

Avant que l'on ne fasse la lumière sur l'existence ou non du boson de Higgs standard, on en saura plus dans peu de temps sur celle des neutrinos transluminiques.

Il semble de plus en plus probable que les résultats d'Opera n'aient été qu'un artefact des instruments de mesure. Même si une preuve définitive n'a pas encore été apportée, la démission d'Antonio Ereditato, l'un des membres clés de la collaboration à l'origine de l'annonce des résultats étranges de l'expérience, ne laisse rien présager de bon pour ceux qui croyaient vraiment que l'on avait réussi à déjouer Einstein.

En attendant, il est possible de suivre en direct la chasse au boson de Higgs. Le LHC propose en effet plusieurs sites dédiés aux détecteurs. Il suffit de choisir !

Cela vous intéressera aussi