Le monde subatomique reste une énigme intéressante à explorer. L’existence de ce monde invisible contribue grandement à l’existence de l’univers. C’est pourquoi le Grand collisionneur de hadrons (LHC) a été créé comme un outil pouvant nous aider à expliquer comment les particules interagissent fondamentalement dans la nature ou dans la physique connue sous le nom de théorie du modèle standard.
Comme son nom l’indique, le Large Hadron Collider est un tunnel souterrain géant dont la fonction est de créer des particules (hadron) provenant de directions opposées se heurtent (entrer en collision) un autre. La vitesse de collision produite par le LHC peut approcher la vitesse de la lumière. Allez, regardons quelques faits qui nous aideront à mieux connaître cette machine sophistiquée.
1. S’étend de la France à la Suisse
Le Grand collisionneur de hadrons a été construit par l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) pour faciliter des expériences complexes liées aux interactions entre particules. Le LHC est un tunnel circulaire géant de 27 km de long situé à la frontière de la France et de la Suisse. Ce tunnel est situé entre 50 et 175 mètres sous terre.
La construction du LHC a impliqué des milliers de scientifiques, ingénieurs et techniciens venus de diverses régions du monde. Le LHC a fonctionné pour la première fois en 2008 avec plusieurs réparations pour optimiser son fonctionnement. Cet accélérateur de particules est construit dans un environnement presque sous vide pour éviter les interférences ou les collisions avec des particules externes indésirables.
2. Conçu pour comprendre le monde subatomique
Infographie du Modèle standard (home.cern/Dominguez, Daniel : CERN)Le Grand collisionneur de hadrons a été créé pour compléter la théorie du modèle standard en physique des particules et répondre à diverses questions concernant le monde subatomique, telles que l’existence de la matière noire, de l’énergie noire, de l’antimatière, etc. En d’autres termes, le but de la construction du LHC était de répondre aux plus grands mystères de l’univers. Les scientifiques espèrent également que le LHC pourra les aider à en apprendre davantage sur la structure de l’espace et du temps.
Les collisions de particules dans le Grand collisionneur de hadrons peuvent produire 100 000 fois la chaleur du noyau solaire, ainsi qu’une énergie de 13 téraélectronvolts (TeV). Cette quantité de chaleur et d’énergie permet au LHC de créer des conditions similaires à celles qui ont suivi le Big Bang. Cette condition permet également aux scientifiques d’en apprendre davantage sur le début de l’univers.
3. Pousser les particules à une vitesse proche de celle de la lumière
Grand collisionneur de hadrons Potret (home.cern/Dominguez, Daniel : CERN)Continuez à lire l’article ci-dessous
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Le LHC fonctionne en accélérant des particules de protons provenant de différentes directions jusqu’à une vitesse proche de celle de la lumière. Les deux protons entrent ensuite en collision pour créer un nouveau flux de particules. Les résultats de la collision à grande vitesse sont ce que les scientifiques étudient. Cette capacité à accélérer à une vitesse proche de celle de la lumière est créée grâce aux aimants supraconducteurs qui s’étendent le long du tunnel du LHC.
Il existe plusieurs caractéristiques uniques des protons qui projettent jusqu’à 99,9999991 % de la vitesse de la lumière. Signalé Symétrie, des aimants spéciaux appelés onduleurs, répartis en plusieurs points, rendent les protons capables d’émettre de la lumière visible, voire même de la lumière ultraviolette, alors que généralement les protons n’émettent que de la lumière infrarouge. Le phénomène de dilatation du temps se produit également entre les protons et les scientifiques qui les observent, une seconde vécue par un proton semble être de 2 heures pour les observateurs extérieurs au LHC.
4. Découverte du boson de Higgs ou particule « Dieu »
illustration de l’expérience sur le boson de Higgs (home.cern/Collaboration, CMS)Avant la découverte du boson de Higgs, les scientifiques ne parvenaient pas à expliquer pourquoi certaines particules avaient une masse, alors que d’autres n’en avaient pas. En 1960, Peter Higgs a proposé une théorie concernant l’existence du champ de Higgs (Champs de Higgs), où chaque matière qui traverse ce champ au début de l’univers gagnera en masse. La proposition de Peter Higgs a été l’une des raisons pour lesquelles on a construit le Grand collisionneur de hadrons.
Après des années de recherche, l’existence du champ de Higgs et de la particule du boson de Higgs a finalement été révélée en 2012. Il a été prouvé que le boson de Higgs est une particule dont le rôle est de donner de la masse à la matière. La découverte de cette particule a complété une pièce manquante dans la théorie du modèle standard, permettant aux scientifiques d’aller plus loin dans l’étude de la formation de l’univers. Pour information, la particule du boson de Higgs est également connue sous le nom de particule « Dieu ».
5. A le potentiel de créer des mini trous noirs
illustration d’un trou noir (unsplash.com/Aman Pal)Les expériences menées au Large Hadron Collider ont certainement suscité des inquiétudes chez de nombreuses personnes. À tout moment, le LHC pourrait créer des mini trous noirs résultant de collisions à grande vitesse entre particules, comme l’explique la théorie de la relativité. D’ailleurs, quand on entend le mot trou noir, on pense à la destruction car le trou noir va dévorer tout ce qui l’entoure.
En fait, nous n’avons pas à nous en soucier. Signalé CERN, certaines théories affirment que la formation de mini trous noirs est possible, même si la probabilité est faible. Cependant, sa taille trop petite fera disparaître le trou noir en quelques secondes sans causer de dégâts. Observer des événements comme celui-ci sera réellement intéressant et élargira notre compréhension de l’univers.
Après 12 ans d’exploitation, le LHC reste l’accélérateur de particules le plus grand et le plus puissant au monde. Outre la particule du boson de Higgs, de nombreuses découvertes liées au monde subatomique ont été réalisées par le LHC. À l’avenir, le collisionneur circulaire électron-positon proposé par la Chine et le collisionneur linéaire international proposé par le Japon participeront également à la découverte des mystères encore cachés de la physique.
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2023-11-25 13:29:00
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