lhc : la physique à l'aube d'une nouvelle révolution ?
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LHC : la physique à l'aube d'une nouvelle révolution ?
Qu’est-ce que la masse?Le projet LHC
Le LHC, le détecteur ATLAS
Particules, forces
Masse et énergie
Qu'est-ce que le vide ? Phénomène de Higgs
Difficultés expérimentales
Conclusions
T02
T2
Quelques points de repèreCentre Européen de Recherche Nucléaire (CERN)
Laboratoire européen de physique des particulesGenèveEnviron 10000 chercheurs du monde entier
Large Hadron Collider (LHC)Accélérateur / collisionneur27 km de circonférencesupraconducteur2 milliards d ’euros (hors tunnel)démarrage en 2007
ATLAS expérience au LHC1700 chercheurs et ingénieurs30 pays300 millions d ’eurosConception/construction : 10 ansExploitation : 10 ans
T04
Vue en coupe d ’un aimant du LHC
Les aimants supraconducteurs du LHC sont destinés à maintenir les protons sur une trajectoire circulaire.
Le détecteur ATLAS
T05
Éléments de détecteur Atlas
Trajectographes : chambres à pailles précision ~ 0,1 mm
Calorimètre : - arrêter la particule, mesurer son énergie et son point d’impact- la particule cède son énergie en interagissant avec le détecteur- une fraction est cédée par ionisation signal électrique mesurable
Micropistes de silicium précision : 0,01 à 0,02 mm
ATLAS
T7
Physique des particulesPréjugé de simplicité et d’universalitéTout l’univers est un assemblage (complexe) d’éléments simplesAntiquité : 4 éléments eau, air, terre, feu1800-1850 : de plus en plus d’éléments simples
Progrès décisif : classification “ périodique ” (D. Mendeleiev, 1869)Ranger par poids atomique croissant. Colonne : ~ mêmes propriétés chimiques
Révélateur de lois plus générales…
Tous les atomes ont la même structure :
Noyau (Z protons + N neutrons)
Z électrons qui “ gravitent ” autour du noyau
Tableau périodique des éléments
T09
Les constituants élémentaires de la matière
T10
Les quatre interactions de la nature sont décrites par l ’échange de particules
Masse, énergieF = m a
accélération (variation de vitesse)masse : mesure l’inertie du systèmeForce
“Beaucoup” de particules “grande” masseMAIS : pourquoi une particule “élémentaire” a-t-elle une masse ?
E = mc2 Equivalence masse-énergie (Einstein, 1905)
Vitesse de la lumière dans le vide
Conservation de l’énergie
Masse et phénomène de HiggsQu'est-ce que le vide ?
Présence de particules virtuelles (indétectables directement)fugitives
Présence de "particules de Higgs"...
...responsables de l'inertie des particulesmais on n’a encore jamais vu le Higgs...
Si on avait produit un Higgs, on l’aurait détecté(on sait comment faire)
>> il faut plus d’énergie pour produire des HigsEnergie cinétique >> masse
>> le projet LHC du CERN
Large Hadron Collider
Laboratoire européen de physique des particules (Genève)
Découvrir et étudier le Higgs si sa masse est entre 2 x 105 me et 2 x 106 me
Un maximum selon la théorie...
observation du Higgs TRES RARE:1 collision sur mille milliards (1012)
1. Taux de collision élevé: 700 millions/spour observer quelques Higgs par jour>> Irradiation, rapidité des mesures
2. Bien séparer les bons événements des mauvais>> Précision de mesure
1+2 Trier vite et bien
en 2 µs, éliminer 99,9% des événements en quelques ms, éliminer 99,99999%>> enregistrer 1 événement et en rejeter 10 7
aucun droit à l’erreur…puis… continuer le tri
le bon les mauvais
Exemple : H Découverte du Higgs grâce à sa désintégration en deux photons en 2005, au LHC ?
Conclusion
Recherche de la particule de Higgs
Compréhension de la masse
Thèmes importants dans les années à venir
Mesures difficiles
(Rareté du Higgs)
Détecteur ATLAS au LHC
Pari technologique
Collaboration mondiale
Beaucoup d’argent - Beaucoup de travail
Beaucoup d’enthousiasme
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