La science. Relancé à pleine puissance, l’accélérateur de particules du CERN fait des étincelles

C’est le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde. Et son redémarrage après quatre ans d’arrêt s’est avéré historique à plus d’un titre : d’une part, à peine reconnecté, le LHC a produit une collision de protons à un niveau vertigineux de 13,6 TeV (téraélectronVolt), un record absolu… non obtenu sans stress :

Beaucoup d’embûches, mais un seul record

Parmi les « pièges » qui menacent les équipements : une obstruction, un rétrécissement des matériaux dû à une variation de température de près de 300 degrés, des difficultés potentielles avec les milliers d’aimants qui retiennent des milliards de particules dans un faisceau étroit à très grande vitesse.

Le moment de ce disque, qui a abouti à une explosion de joie, peut être vu, à partir de 53 minutes dans cette vidéo :

Relancé pour encore quatre ans, le LHC révolutionne déjà la physique des particules avec un nouveau pentaquark et une paire de tétraquarks jamais vus auparavant.

Quarks, hadrons, atomes…

Le nom de ces particules subatomiques est dérivé du terme « quark », qui désigne une particule élémentaire de matière observable. Les quarks constituent les hadrons, qui comprennent les protons et les neutrons, eux-mêmes constituant les atomes avec les électrons.

Les quarks constituent la famille des particules « hadrons ». Ces derniers comprennent notamment les protons (chargés positivement) et les neutrons (neutres), qui eux-mêmes constituent les atomes, avec les électrons (chargés négativement).

Les particules observées à Genève sont composées respectivement, comme leur nom l’indique, de quatre et cinq quarks. Soit plus que les protons et les neutrons (trois quarks).

D’où le qualificatif « exotique » dont les chercheurs du CERN ont affublé ces nouvelles particules.

Les scientifiques sont parfois poétiques : ils ont classé les quarks en six « saveurs », à savoir : haute, basse, étrange, charme, beauté et vérité.

Le célèbre pentaquark est le premier à être classé comme « étrange ».

« Un instant magique »

Les particules découvertes cette semaine ne sont pas une percée aussi historique que le boson de Higgs. Ce ne sont même pas les premiers « exotiques » revendiqués par le CERN. La bonne surprise, pour les chercheurs qui évoquent « un moment magique », vient surtout de la rapidité avec laquelle ils ont obtenu autant de données :

Forts de ce premier succès, ils expliquent s’attendre à récupérer autant de données au cours de ce troisième cycle quadriennal qu’au cours des 13 premières années d’exploitation du LHC : « Nous assistons à une période de découverte similaire à celle des années 1950, lorsque nous avons découvert un « zoo de particules » qui nous a finalement conduits au modèle des hadrons et des quarks dans les années 1960 », ajoute-t-il :

A la recherche de l’insondable matière noire

Des décennies de recherches prometteuses, dans le but de mieux comprendre l’univers et sa formation. Les physiciens espèrent réussir leur quête de la fameuse « matière noire », qui se trouve au-delà de l’univers visible.

Une « matière » qui « peserait » cinq fois plus que la matière « ordinaire »… mais qui ne peut qu’être « déduite » : en effet, elle n’absorbe, ne réfléchit ni n’émet aucune lumière. Jusqu’à présent, la recherche a toujours échoué. Mais le LHC pourrait changer la donne, comme avec le boson de Higgs :