la physique des particules et ses enjeux conférence à luniversité nationale de hà nôi trân...
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La Physique des Particules et ses enjeux
Conférence à l’Université Nationale de Hà Nôi
Trân Minh TâmEcole Polytechnique Fédérale de
Lausanne (Suisse)
Physique des Particules
Hà Nôi, Mars 2004 2
Un voyage au travers de laPhysique des particules
Au début du XXème siècle : La matière, l’atome, la lumière, la radioactivité, les
questions. Les forces fondamentales, les symétries Les particules de nos jours Les théories de jauge, base de la Physique des
particules Le modèle standard, ses succès Les questions actuelles
Le LHC, futur accélérateur du CERN, les défis techniques. Le lien entre Physique des particules et Cosmologie.
En guise de conclusion
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Au début du XX siècle
Au début du XXème, on connaissait : Les états de la matière. L’atome (Démocrite), les molécules, les
cristaux. La lumière, les RX (Roentgen). La radioactivité (alpha, bêta, gamma). Les électrons (Thomson). Avec les ions, on
savait que la masse des électrons est < 1/1000 celle de l’atome.
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Au début du XX siècle: Images de l’atome
J.J. Thomson découvre l’électron, mesure le rapport e/m (1897) et donne une première image de l’atome.
Rutherford mesure la diffusion des sur l’or (1909) : le noyau atomique a un diamètre de quelques femtomètres 10-15
m.
QuickTime™ et un décompresseurGIF sont requis pour visualiser
cette image.
Rutherford
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Au début du XX siècle: Deux problèmes
La vitesse de la lumière est constante: en contradiction avec le sens commun.
Sera résolu avec la relativité restreinte.
Les interactions de la lumière avec la matière : problème du rayonnement du corps noir.
1900 : quantification de l’émission et de l’absorption de la lumière (Planck).
Début de la Mécanique Quantique.
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Les forces fondamentales
C’est une très grande beauté de la Physique que de pouvoir montrer que les phénomènes de la nature peuvent être attribués à 4 forces :
la force électromagnétique, la force nucléaire « forte », la force faible, la force gravitationnelle.
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La force électromagnétique De loin la mieux connue : longue portée,
intensité caractérisée par la constante de structure fine = 1/137 = e2/(h/2π)c.
-> peut être un modèle pour les autres forces. Origine : la charge électrique. Charges en mouvement -> champs
magnétiques. Charges accélérés -> champs
électromagnétiques. Equations de Maxwell !
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La force nucléaire forte (1) 1932 : découverte du neutron par
Chadwick. Pour garder n et p dans le noyau, la
force nucléaire : -> doit vaincre la répulsion
coulombienne (-> forte !), -> doit être de courte portée, -> doit être indépendante de la
charge (noyaux miroirs) : il existe une symétrie (interne) entre protons et neutrons !
Heisenberg : n et p sont 2 états d’une même particule pour l’interaction forte.
00.48
4.63
6.68
7.46
MeVMeV
00.43
4.57
6.737.21
5/2
3/2 3/21/2 1/2
7/2 7/2
5/2 5/25/2
JJ
Li73 Be
74
P = - 1 P = - 1
Noyaux miroirs
-> notion d’isospin.
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La force nucléaire forte (2)
Désintégration des noyaux : -> force forte à courte portée, -> stabilité du noyau ≈
équilibre entre force forte et force répulsive électrique.
Maximum de liaison : Fe56. Désintégration : noyau
He4, très lié, passe la barrière potentielle par effet tunnel.
Energie de liaison par nucléon
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
0 50 100 150 200
A
B(Z,A)
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La force faible Responsable de la désintégration des
noyaux qui diminuent ainsi le nombre de leurs nucléons excédentaires.
Spectre continu -> (Pauli 1930) -> 3ème particule très légère émise : le
neutrino, -> spin du neutrino : 1/2, -> le neutrino interagit via la force faible
puisque la force forte n’agit pas dans la désintégration et le neutrino n’est pas chargé.
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Les symétries
Les symétries sont fascinantes dans le monde macroscopique (cristaux, ailes de papillons…).
En Physique des particules, les symétries sont liées à la dynamique des systèmes étudiés, nous allons le voir.
Les symétries sont décrites par une branche des Mathématiques appelée « Théorie des groupes ».
Nous allons passer en revue les diverses symétries.
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Les symétries d’espace et de temps
Les lois de la Physique peuvent être formulées dans un système de référence donné.
Cependant, ces lois doivent être indépendantes du choix du référentiel, c.à.d. des transformations nécessaires pour le passage d’un référentiel à l’autre.
Théorème de Noether : invariance sous une translation temporelle -> conservation
de E, invariance sous une translation d’espace -> conservation de
p, invariance sous une rotation -> conservation du moment
cinétique.
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Les symétries discrètes
En Physique des particules, nous avons en plus des transformations d’espace-temps, des symétries discrètres qui nous renseignent la possibilité ou non d’une réaction: La parité (ou inversion d’espace) P (x,t) = (- x,t) La conjugaison de charge C transforme particule en
antiparticule; exemple, s’il y a symétrie sous C de la physique sous-jacente, e- p -> e- p est identique à e+ p -> e+ p
Le renversement du temps T est obtenu en faisant s’écouler le temps à l’envers, c.à.d. en inversant la réaction; exemple, s’il y a invariance sous T, -p -> n a la même probabilité que n -> -p.
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Les symétries discrètes On peut aussi considérer une succession de
transformations discrètes, par ex. CP : On applique la transformation P à un système de
particules, puis la transformation C. Nouveau système d’antiparticules dans un référentiel
inversé. Si la Physique qui gouverne l’évolution des 2
systèmes est invariant sous CP, les 2 systèmes se comporteront exactement de la même manière.
On pense que les lois de la Physique sont invariantes sous CPT (Théorème).
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Les symétries internes Nous avons vu un exemple de symétrie interne lors
de la discussion des noyaux miroirs : l’interaction forte entre nucléons (proton ou neutron) est indépendante de la charge.
Il s’agit ici de la symétrie neutron-proton, une symétrie interne des nucléons.
Nous allons aussi voir d’autres particules caractérisées par des nombres quantiques nouveaux (étrangeté, charme, beauté, …) qui permettent de les classer en des ensembles présentant des symétries internes.
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Les symétries dynamiques Symétries espace-temps <->
conservation de p, E et de J. Mais il existe d’autres lois de
conservations, comme celle de la charge électrique.
Mathématiquement, pour avoir la conservation de la charge, le Lagrangien doit être invariant sous une transformation de phase de la fonction d’onde.
1) y ( )x dé crit la fonction d'onde2) L'interaction est dé crite par le
(Lagrangien Ly )3) Un groupe de transformations
. .change la phase de la f o G y ( ) = x y*( )x (G L y ) = (Ly*)
4) Invariance fi (L y) = (L y*)
Ceci limite les possibité s de la forme du Lagrangien L
y ( )x *y ( )x
x
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Les particules de nos jours
La matière est composée de 3 familles de quarks et de leptons groupés en doublets.
Les leptons n’ont pas d’interaction forte.
Les neutrinos n’ont que des interactions faibles.
Les quarks et les leptons chargés ont des interactions électromagnétiques et faibles. Charge des quarks : 2/3 et -1/3
Charge des leptons : 0 et -1Proton : (uud) neutron : (ddu)
ud
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Les doublets
Quarks et leptons apparaissent en couples. De même qu’Heisenberg avait proposé la symétrie
p-n, on doit maintenant parler de symétrie u-d . -> isospin des quarks : un vecteur isospin dans
l’espace interne des quarks fixe la nature du quark et la rotation de ce vecteur donne la transformation d’un quark u en d et inversément.
De même, le vecteur isospin dans l’espace interne des leptons détermine la nature du lepton : e ou e, µ ou µ …
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Les théories de jauge, base de la Physique des particules (1)
Le tableau de particules avec les interactions discutées permet d’expliquer tous les phénomènes sub-nucléaires.
Cependant, les physiciens ont compris qu’il existe une relation plus profonde entre forces et matière : la matière n’est pas là uniquement pour que les forces s’y exercent!
Toutes les forces qui sont apparues dans les transparents précédents peuvent être déduites d’un même principe de symétrie de la matière, qu’on appelle « principe d’invariance de jauge locale ».
Ce principe est lié à une symétrie dans l’espace interne des quarks et des leptons.
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Les théories de jauge, base de la Physique des particules (2)
Heisenberg : n et p sont 2 états du nucléon (introduction de l’isospin).
-> pour l’interaction forte, rien ne change si on fait tourner tous les vecteurs isospin de l’Univers globalement d’un même angle.
Que se passe-t-il si on considère une rotation d’un angle différent en chaque point de l’espace ? (C.N. Yang et R.L. Mills 1954).
proton neutron
Symétrie interne des nucléons
Rotation « locale »
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Les théories de jauge, base de la Physique des particules (3)
Yang et Mills conclurent que la demande d’invariance ne peut être satisfaite que s’il existe des « messagers » transportant d’un point à un autre de l’espace l’information que le vecteur interne d’une particule a tourné.
C’est le principe d’invariance de jauge locale. Appliqué aux interaction é.m. et faibles, ce principe est à la
base du modèle standard électro-faible. Le modèle standard prédit la masse des messagers W± , Z0 ,
ce dernier étant le boson intermédiaire des interactions faibles à courant neutre.
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Les théories de jauge,exemple de la QED
Pour l’électromagnétisme, on peut changer la phase de la f.o. de la particule chargée globalement.
Si nous demandons une invariance de jauge locale,
le lagrangien n’est plus le même. Introduction du photon :
l’invariance de jauge locale est rétablie et implique la présence d’un boson de jauge sans masse : le photon.
Symétrie de jauge -> conservation de la charge électrique.
G L() --> L(*) exprime que les lois de la Physique sont indépendantes des conventions de phase.
G(x) L() --> L*(*) L L* ! G(x) L() -->
L(*A*) A est le 4-vecteur du champ électromagnétique.
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Le modèle standard On recherche une théorie invariante de jauge localement
pour les interactions faibles, électromagnétiques et fortes. La complication, par rapport à la QED, est que les bosons de
jauge de l’interaction faible sont massifs. La brisure spontanée de la symétrie du vide et le mécanisme
de Higgs permet de donner une masse aux bosons intermédiaires de l’interaction faible et de garder le photon sans masse.
Ce faisant, on a introduit des bosons de Higgs dont le couplage avec les particules leur donne leur masse.
Pour les interactions fortes, les bosons de jauge, les gluons, servent de messager de la force forte entre les quarks et entre eux-même. La « charge forte » est ici la « couleur ».
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La brisure spontanée de symétrie et le mécanisme de
Higgs (1) Il existe souvent en Physique des
théories symétriques qui ont des solutions asymétriques.
En Théorie quantique, les particules sont décrites par des champs. Le niveau fondamental (état dans le vide) correspond au minimum d’énergie.
Considérons un doublet 2 (analogue au nucléon N = (p, n)) et un potentiel d’interaction U() entre 1 et 2 de la forme dessinée.
Demandons l’invariance de jauge locale.
Invariance de jauge locale (rotation dans l’espace -> introd de particule de jaugeLagrangien : L( 2, A).
U ( F )
f
f '1
= f
2f
2f '
2= f - R
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La brisure spontanée de symétrie et le mécanisme de
Higgs (2) A transporte l’information ( 2)
d’un point à un autre. Nous pouvons redéfinir les
champs pour être dans un état de minimum d’énergie
et 2’ = 2 Pas de changement de physique
! On obtient comme résultat : 2’ acquiert une masse prop.
à R ’ disparaît La particule de jauge A a une
masse proportionnelle à R. La symétrie initiale est brisée !
G(x) L( 2, A) -> L( 2, A*) Invariance de jauge locale. À ce point, la particule de jauge A n’a pas de masse.
Brisure spontanée de symétrie L( 2, A) L( 2, A) Le nombre de degrés de liberté
(d.l.) est conservé: : 2 d.l., A : 2 d.l. (sans
masse) 2’ : 1 d.l., A : 3 d.l. (A
massif) est la particule de Higgs
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Les particules prennent une masse !
Nous venons de voir comment les particules de jauge acquièrent une masse. Nous devons aussi introduire dans le Lagrangien les interactions de la particule de Higgs avec les particules ordinaires : cette interaction leur donne leur masse. Cette interaction est cependant mal connue.
Analogie 1 : Dans un grande salle, se tient une réunion de députés; ces derniers sont répartis uniformément dans la salle et discutent. Arrive le premier ministre : les députés qui sont près de lui l’entourent pour lui parler. Le premier ministre doit développer une force plus grande pour se déplacer : tout se passe comme s’il avait pris de la masse !
Analogie 2 : viscosité sur une particule traversant un liquide visqueux -> plus l’interaction est grande, plus la particule semble massive !
La découverte de la particule de Higgs est donc essentielle !
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Succès et faiblesses du modèle Le modèle standard a 18 paramètres libres, dont la
constante de couplage et l’angle de Weinberg W. Toutes les particules du modèle ont été observées, à
l’exception du boson de Higgs. Le modèle a été testée dans de nombreuses
expériences Observation des courants neutres au CERN (Gargamelle 1973) Observation des bosons intermédiaires W± et Z0 (UA1 et UA2
1984) 3 familles de neutrinos -> 3 familles de fermions (LEP 1992) Quark top découvert par l’expérience CDF (FNAL 1995).
Mais : 18 paramètres ! Existe-t-il une autre théorie ? Existe-t-il une théorie du tout ? Des particules plus élémentaires ? Quelle est l’origine de la violation de CP observée dans le système des K0 ?
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Les interactions encore une fois Dans la désintégration , due à
l’interaction faible, on a la transformation d’un quark d en un quark u.
Cette interaction résulte de l’échange d’un médiateur, le boson intermédiaire W- (O. Klein 1938). Le boson W+ existe aussi (dés. +).
Le médiateur de l’interaction électromagnétique est le photon.
Le médiateur des interactions fortes entre quarks est le gluon.
neutron (ddu)
proton (uud)d
u
e-e-
nene
W-
La désinté gration b-
g
ee
e e
L'interactionélectromagnétique
g
q q
L'interaction forte
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Encore une fois, les particules et les interactions
Gluons (8)
Quarks
MésonsBaryons Noyaux
Graviton ? Bosons (W±, Z0)
AtomesLumièreChimieElectronique
Système SolaireGalaxiesTrous noirs
Désintégration du neutronRadioactivité bétaInteractions de neutrinosCombustion du soleil
Forte
Photon
Faible Gravitationnelle
Bottom
Etrange
Down
Top
Charm
Up
2/3
2/3
2/3
-1/3
-1/3
-1/3
chaque quark : R, B, G en 3 couleurs
Charge électriqueQuarks
Tau
Muon
Electron
TauNeutrino
MuonNeutrino
ElectronNeutrino
-1
-1
-1
0
0
0
Charge électrique
Leptons ElectromagnétiquePerl (75)
Thomson e–(1897)Anderson e+ (32)
Lederman (77)
Ting/Richter (74)Rubbia (83)
Compton (23)Einstein? (05)
CDF (95)
DESY (79)
Anderson (37)Neddermeyer
Gell-ManZweig (64)Friedman et al.
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Quelques résultats spectaculaires du CERN
Le complexe des accélérateurs du CERN est évolutif : un accélérateur sert comme injecteur au prochain !
-> différent de la philosophie des USA.
-> minimisation des coûts et diversification des programmes expérimentaux.
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Découverte des bosons W± et Z0 au collisionneur p-antiproton
(SppS)
Le SPS est utilisé comme anneau de stockage de protons et d’antiprotons sur une idée de C. Rubbia.
On utilise les quarks et antiquarks des p et p :
u + d -> W+ -> e+ e
u + u -> Z0 -> p p -> Z0 ->
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Une expérience au LEP (Lab. à Electron et Positons) : DELPHI
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DELPHI est l’une des4 expériences au LEP
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Une expérience au LEP (Lab. à Electron et Positons) : DELPHI (2)
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Le « bouchon » sur DELPHI e+ e- -> Z0 -> q q
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Vérification du modèle standard au LEP : nombre de familles
Le modèle standard prévoit 3 familles de fermions.
En ordonnée : section efficace totale visible, c.à.d. nombre de Z0 produits par collision e+e- et donnant lieu à détection.
Z0 se désintègre aussi en neutrinos qui s’échappent sans être détectés.
Les lignes correspondent aux prédiction théoriques du modèle standard pour 2, 3 et 4 familles de neutrinos.
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Les défis actuels de la Physique des Particules
Les grandes questions de la Physique des Particules : origine de la masse de la matière (mécanisme de Higgs ?
Supersymétrie ?), nature de la matière noire de l’Univers (masse des
neutrinos ? particules supersymétriques ? autre chose ?), prépondérance de la matière sur l’antimatière dans
l’Univers (liée à la violation de l’invariance sous CP ? [Sakharov]),
stabilité de la matière (désintégration du proton), théorie unitaire incluant la gravitation ? -> String
Theories ? Nombre de dimensions de l’Univers?
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Les expériences et les projets Fabriques de mésons B : BaBar (USA) et Belle (Japon)
[première étude de la violation de CP]. Expériences neutrinos : Super-Kamiokande (Japon), K2K
(Japon), SNO (Canada), Minos (USA) [recherche et étude des oscillations des , preuve que les ont une masse (petite)].
Faisceau de neutrinos (CGNS) entre le CERN et le laboratoire souterrain du Gran Sasso (≥ 2005) [ recherche de ].
Grand collisionneur à hadrons (LHC) (√s = 14 TeV). Le programme le plus ambitieux jamais entrepris par le CERN (≥ 2007), en partenariat avec la plupart des pays de la planète et l’industrie [recherche de la particule de Higgs et des particules supersymétriques].
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Hà Nôi, Mars 2004 37
Les enjeux
Nous allons traiter de 2 enjeux actuels : Le LHC, son utilité pour la Physique des
particules, les défis technologiques qui lui sont liés.
La connexion entre Physique des particules et cosmologie.
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Hà Nôi, Mars 2004 38
Le collisionneur LHC: recherche du Higgs et de la supersymétrie
Les données du LEP sont si précises (masse du Z0 connue avec une précision de 1/105) qu’elles sont sensibles à des phénomènes qui ont lieu à des énergies beaucoup plus hautes : ex. mtop aussi précise que la première mesure ! Nous pouvons penser que des phénomènes nouveaux vont se manifester à l’énergie du LHC √s = 14 TeV : Mise en évidence du Higgs, de la
Supersymétrie… Le LHC, dont les études ont commencé il y a plus de
15 ans devrait être mis en service en 2007 et fonctionner pendant au moins 15 ans.
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Hà Nôi, Mars 2004 39
Les défis techniques du collisionneur LHC
Accélérateurs Energie : 5 fois celle du LEP (constituants), 70 fois (faisceau), Luminosité : 100 celle des collisionneurs précédents (dn=L x
x dt) 5000 aimants supraconducteurs (1.9K He superfluide : plus
grande station cryogénique au monde) dont 1296 dipôles de 8,4 Tesla sur ~ 27 km, grâce auxquels le LHC ne consommera pas plus d’électricité (d’énergie) que le LEP.
Technologies de détection des particules (pixel, électronique résistante aux radiations, DAQ, etc.)
déployées dans quatre grands détecteurs : ALICE, ATLAS, CMS et LHCb.
Les moyens de calculs (ordinateurs) et de communication.
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Hà Nôi, Mars 2004 40
Les détecteurs au LHC :exemple CMS
La collaboration CMS est une grande collaboration de 2000 physiciens
Physique des Particules
Hà Nôi, Mars 2004 41
Un événement simulé dans CMS:Higgs --> 4 muons
Collision de 2 protons : Les particules produites
laissent des impacts dans les détecteurs et on reconstruit leurs traces ainsi que les énergies qu’ils laissent dans les détecteurs.
Les collisions se succèdent à une fréquence de 40 MHz (25 ns). Beaucoup de particules produites vue l’énergie en jeu. -> stratégie de prise des
données et d’analyse !
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Hà Nôi, Mars 2004 42
Défis dans l’enregistrement et le traitement des données du LHC
40 MHz (25 ns), 109 événements par seconde -> 1 Peta (1015)Bytes par seconde ! Un détecteur LHC devra gérer, en données numériques, 100 fois l’équivalent de toutes les conversations téléphoniques de la planète, si tout le monde utilisait un téléphone portable en même temps (1 téléphone numérique = 1-2 KBytes/sec).
Le taux de donnéesdonnées enregistrées doit être réduit à 1 ou 2 Giga (109) Bytes par seconde (réduction d’un facteur 106 !) ce qui implique : Très grande puissance de calcul en ligne (on-line) pour
sélectionner les bons événements (trigger), (1000 PC 2007, > 10 fois plus puissants qu’aujourd’hui).
Immense capacité de stockage des données (2 Peta Bytes/an !)correspondant à plus de 3 km d’épaisseur de CD (600 MBytes/CD).
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Hà Nôi, Mars 2004 43
Défis dans l’enregistrement et le traitement des données du LHC
Le travail d’analyse des données pour extraire les réponses de physique fera appel à une technologie des ordinateurs encore en développement. Exemple : le Nintendo 64 aujourd’hui = CRAY/XMP l’ordinateur le plus puissant du CERN (et d’Europe) à la fin des années 1970).
On ne pourrait pas le faire avec la technologie disponible aujourd’hui ! (Il faut faire confiance aux physiciens !)
Nouvelle infrastructure informatique à développer permettant de nouvelles applications basées sur le couplage à haute vitesse des individus, des ordinateurs, des bases de données, des instruments scientifiques, etc. (projet GRID voir http://www.mkp.com/grids).
Pour en savoir plus sur le CERN : http://www.cern.ch
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Hà Nôi, Mars 2004 44
Physique des particules et cosmologie
Convergence de 2 branches fondamentales de la Physique dans le cadre de la théorie du Big Bang : l’une traitant de l’infiniment petit, l’autre de l’infiniment grand.
Big Bang : l’Univers a commencé, il y a 15x109 années d’une singularité de l’espace-temps à partir d’une explosion. Il n’a depuis cessé de s’étendre.
L’Univers primordial était composé de particules élémentaires et son évolution dictée par les forces fondamentales agissant sur ces particules.
Physique des Particules
Hà Nôi, Mars 2004 45
Trois observations cosmologiques
Les galaxies s’éloignent les unes des autres à une vitesse d’autant plus grande qu’elles sont éloignées (E. Hubble, 1929) v = H.r avec H = 100h km s-
1/Mpc (1 ≥ h ≥ 0.4) (1 Mpc = 3 x 106 années lumière), Les éléments légers sont abondants (G. Gamov,
~1950). Ces éléments ont été synthétisés à une température de 109 K.
Bruit isotrope à 2.7 K (A. Penzias et R. Wilson, 1965). C’est le rayonnement é.m. fossile d’une époque où l’Univers était beaucoup plus chaud; il s’est depuis refroidi dans son expansion jusqu’à 2.7 K.
Physique des Particules
Hà Nôi, Mars 2004 46
Le Big Bang
Idées sous-jacentes : 1) Il existe une théorie
grand-unifiée GUT pour laquelle la différence entre interactions électro-faibles et fortes serait due à des comportements différents à faible énergie.
2) Il existe donc de paliers d’énergie, de température, donc de temps (expansion).
Exemple : Interact. électro-faible Masses des bosons: MW = 80
GeV, MZ = 91 GeV, M = 0 GeV Si E >> MZ, p.ex 104 GeV, ->
masse peu importante -> bosons produits en égale importance -> symétrie entre int. faibles et é.m.
Si E << MW, W et Z ne sont plus produites que sous forme de particules virtuelles -> interaction faible à courte portée (principe d’incertitude).
Physique des Particules
Hà Nôi, Mars 2004 47
Quelques étapes dans la théorie du Big Bang
10-43 s , T 1032 K 1019 GeV Règne des GUT (?) . Particules et particules en nombre égaux, s’annihilant et se reformant.
10-34 s , T Fin des GUT. Excès de matière sur l’antimatière.
10-10 s , T 1015 K 102 GeV Distinction entre é.m et faible. Protons, neutrons sont formés et sont en équilibre : e + p <-> e+ + n e + n <-> e- + p
1 seconde T 1010 K 1 MeV Avec T = 1 MeV, l’équilibre entre p et n est rompue. Les neutrons se désintègrent.
3 minutes T x 10 8 K Début de la nucléosynthèse qui durera quelques heures -> 25% de He et 75% de H.
105 années T K Les photons n’ont plus assez d’énergie pour dissocier les atomes -> rayonnement fossile.
109 années : premières galaxies !
Physique des Particules
Hà Nôi, Mars 2004 48
Physique des particules et cosmologie
Physique des Particules
Hà Nôi, Mars 2004 49
Les sujets non traités
La prépondérance de la matière sur l’antimatière On pense qu’à la fin de l’époque des GUT, une légère
violation des symétries C et CP aurait pu entraîner un excès de matière sur l’antimatière.
Masse sombre de l’Univers Moins de 10% la masse de l’Univers est brillante. Que sont
les 90% restant ? Nous savons maintenant que les neutrinos « oscillent »,
c.à.d. que leur état propre de masse est différent de leur état propre de l’interaction faible : ils ont une masse. Pour combien contribuent-ils à la masse sombre ?
Physique des Particules
Hà Nôi, Mars 2004 50
En guise de conclusion
La Physique des particules telle qu’on l’étudie et pratique aujourd’hui est un exemple de recherche dite "fondamentale". La recherche fondamentale est l’expression même de la curiosité humaine, du besoin de comprendre l’Univers dans lequel nous vivons, la structure de la matière et la vie.
L’histoire montre que c’est cette curiosité humaine qui est à la base du développement et du progrès de toute société, et que le développement même d’une civilisation est lié au soutien qu’elle apporte à la recherche fondamentale.
Physique des Particules
Hà Nôi, Mars 2004 51
En guise de conclusion Il y a un siècle, on venait de découvrir les électrons. La vie
maintenant est impensable sans les électrons: Ils nous amène la lumière dans nos foyers, transportent nos voix à
nos êtres chers, peignent des images sur nos écrans… Et pourtant, les électrons n’ont pas été recherchés pour
ces applications, mais pour la connaissance pure … Qui peut dire à l’avance les bénéfices que nous pouvons
tirer de la recherche fondamentale ? Y aura-t-il une innovation associée aux découvertes des W± et Z0? Les outils développés pour la recherche fondamentale trouvent
cependant rapidement des applications dans d’autres domaines; Ex. : www, hadronthérapie, détecteurs dans l’imagerie médicale…