LHC ou c'est pas assez ? (titre à lire à voix haute svp)

Publié le par maracas :0039:

Il y a une semaine j'avais commencé à écrire, et puis c'était nul. Donc je recommence le même truc, mais en moins chiant et plus drôle (prout ! Haha, la poilade commence déjà ! Mais attendez la suite.)

Je voulais vous parler d'un truc que tout le monde connaît, mais que personne ne comprend apparemment, vu les conneries que je n'arrête pas d'entendre.

Cette chose, ou plutôt 'cette choses' car c'est au pluriel, c'est les accélérateurs de particules. Vous en avez tous entendu parler un jour où l'autre, et là encore plus depuis le 9 septembre.

Peut-être que les plus curieux d'entre vous se sont même déjà posé la question : "Un accélérateur... de particules... Gnééé ??"


Vous êtes sûrement au courant que le 10 septembre 2008 a été mis en service le nouvel accélérateur du Laboratoire Européen de Physique des Particules, dont l'acronyme devrait être le LEPP mais qui est en fait le CERN, l'acronyme de Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire. Il y a deux raisons à ce changement de nom. D'abord parce que l'adjectif 'nucléaire' est globalement mal perçu par les gens, ça fait penser aux bombes et à l'accident de Tchernobyl. Ensuite parce que ce centre ne fait plus vraiment de recherches sur les noyaux des atomes.

 

 

accélérateur de particul :


 

Alors Janine, ça sert à quoi un accélérateur  ? Eh bien on peut dire que ça sert à accélérer les particules, c'est vrai mais ce n'est pas exactement vrai pour des raisons que j'expliquerai.


On trouve de petits accélérateurs dans les téléviseurs à tubes cathodiques, qui auront bientôt disparu au profit des écrans plasma ou LCD. Enfin même ça c'est faux car les Chinois ont l'intention de sortir un concept innovant de télévision à écran plat avec plein de mini tubes cathodiques, mais je m'égare.


Un tube cathodique c'est un cylindre vide à l'intérieur duquel sont accélérés des électrons grâce à un champ électromagnétique.


Le grand accélérateur du CERN, le LHC (acronyme de Large Hadron Collider, qui signifie 'Grand Collisionneur de Hadrons'), c'est presque pareil mais en beaucoup plus grand (26,659 km de long, creusé à 100 mètres sous terre, voir l'image juste en dessous), en beaucoup plus vide, et avec des champs électromagnétiques beaucoup plus puissants. Il n'est pas utilisé pour accélérer des électrons, mais des hadrons, c'est-à-dire des protons et des noyaux atomiques. L'autre différence c'est qu'il est circulaire, et donc il accélère des particules dans les deux sens pour qu'elles entrent en collisions à très haute énergie. (Dans un tube cathodique, les électrons entrent en collision avec l'écran, qui ne bouge pas sauf quand on lance sa télé par terre.)

 

 

 

 

accélérateur LHC vu de haut :

 



 




En fait il ne s'agit pas exactement d'un nouvel accélérateur. Ce tunnel de 27 km est le même que celui du précédent accélérateur, le LEP (Long Electron Positron), qui permettait de faire des collisions entre des électrons et les antiparticules des électrons, les positrons.

Le LHC permet désormais de faire de collisions avec des particules beaucoup plus lourdes.

(Un proton pèse environ 2000 fois plus lourd qu'un électron. Les noyaux sont d'autant plus lourds : par exemple un noyau d'or a une masse environ 400 000 fois plus grande qu'un électron.)


Je ne vais pas trop entrer dans les détails, mais vous savez qu'il existe une célèbre formule E=mc² découverte en 1905 par un sombre inconnu, qui indique que l'énergie d'un truc 2000 fois plus lourd est 2000 fois plus grande s'ils vont à la même vitesse.

J'en viens donc à l'intérêt d'un accélérateur, qui ne fait pas qu'accélérer les particules mais permet surtout d'augmenter leur énergie. En effet, toujours à cause de cette foutue théorie de la relativité, lorsque les particules approchent de la vitesse de la lumière il devient très difficile de les faire aller plus vite, donc l'intégralité de l'énergie qu'on leur transmet ne fait qu'augmenter leur masse. Cela signifie qu'un électron qui bouge vite peut être beaucoup plus lourd qu'un proton qui ne bouge pas. C'est un peu étrange, mais ce n'est que le début des trucs bizarres.

(Ce qu'on appelle la 'vraie' masse d'une particule, c'est celle qui est mesurée lorsqu'elle est immobile, et on l'appelle 'masse au repos'.)


La différence entre le LEP et le LHC ce n'est pas seulement les particules qu'ils servent à accélérer, sinon il aurait suffit de changer ces particules et pas la peine d'en faire un plat.

Il a fallu modifier les équipement servant à créer les champs électromagnétiques. Ainsi le LHC utilise désormais de gigantesques aimants supraconducteurs refroidis à -271,3 °C (soit seulement 1,9 ° au dessus du zéro absolu, le froid ultime).

La consommation en électricité du LHC est équivalente à la consommation totale de la population de toute la région de Genève, ce qui doit faire grincer des dents les écolos, mais bon qui c'est qui fait l'électricité d'abord? C'est sûrement pas les éoliennes, mais les centrales nucléaires des physiciens. Et toc ! 

 

accélérateur de particules rigolo :

 




Les protons (et noyaux) accélérés dans l'anneaux iront tellement vite qu'ils feront 11 200 fois le tour chaque seconde. A cette vitesse ils pourraient faire plus de sept fois le tour de la Terre en une seconde.

Il n'est malheureusement pas possible de les faire aller beaucoup plus vite, ce que je vais vous prouver par un petit calcul très simple : 11 200 fois 26,659 km ça fait environ 299 000 km/s, ce qui est presque la vitesse de la lumière que rien ne peut dépasser.

Les calculs exacts montrent que les particules parcoureront seulement 2,7 mètres de moins que la lumière en une seconde.

 

L'autre différence, la plus importante pour les physiciens, c'est les nouveaux détecteurs qui ont été conçus pour observer les collisions. Il s'agit d'appareils extrêmement complexes et gigantesques dont je parlerai une autre fois.

Juste pour vous donner une idée de ces appareils de mesure, le détecteur ATLAS mesure 22 mètres de haut, soit l'équivalent d'un immeuble de 6 étages.

Les quatre (ou six, plus tard) détecteurs devront présélectionner, mesurer, enregistrer et permettre d'analyser 15 000 000 000 000 000 octets de données par an.
 

 

particule pas contente :

 




J'en viens enfin à la question la plus importante : « Mais à quoi ça peut bien servir de faire des collisions de protons et remplir quinze millions de CD de données par an ? »


L'énergie des collisions sera de 14 TeV, qui équivaut à l'énergie d'un électron accéléré par quatorze mille milliards de Volts.

On en revient à la formule d'Einstein E=mc². Celle-ci implique que l'énergie peut se transformer en masse, et donc produire de nouvelles particules. Ainsi, des collisions de particules d'une énergie de 1 GeV permettraient de créer des protons à partir de rien (ou plutôt, à partir d'énergie).

En réalité on ne peut pas produire des protons tous seuls, à chaque fois qu'on doit créer une particule il faut en même temps créer son antiparticule à cause de lois de conservation (par exemple la conservation de la charge). Donc une collision à 2GeV permet de produire une paire proton+antiproton.

Les collisions à 14 TeV permettront ainsi de créer de nouvelles particules dont la masse pourra être de 7 TeV, soit 3 500 plus lourdes que les protons.
 

prediction of the string theory :




Les physiciens espèrent ainsi créer le fameux boson de Higgs prédit depuis 1964 par le physicien Higgs, entre autres. Cette particule est particulièrement intéressante. D'abord il s'agit de la seule particule encore jamais observée du modèle standard. Les théories prédisent que sa masse est supérieure à 115 GeV et on n'a malheureusement pas réussit à la produire avec les collisions du LEP à 100 GeV.


Pour lui donner un petit côté mystico religieux qui plaît aux gens du peuple, on dit souvent que le Higgs est la 'particule de Dieu'. Pourquoi donc ?

Eh bien parce que c'est en interagissant avec elle que toutes les autres particules acquièrent (ou pas) une masse. Pour vous écliarer un peu je dois vous parler du big bang et de ce qui s'est passé juste après.


Au tout début notre Univers n'était qu'un immense truc rempli d'énergie. Sa taille augmentait (arg! En fait il avait déjà sûrement une taille infinie même quand il était tout petit, mais je ne vais pas non plus chercher à vous embrouiller) et donc la densité d'énergie diminuait.

Cette énergie c'était un peu comme si tout était fait d'un unique type de particules sans masse. Or à un moment il y a un comme une cristallisation du vide, un peu comme si le vide se congelait. Cette brisure de symétrie, comme disent les physiciens, à alors créé différents types de particules : les photons, quarks, électrons, neutrinos etc..

Donc comment se fait-il que certaines aient une masse et pas d'autres ? Et pourquoi certaines valeurs des masses et pas d'autres ? La réponse : parce que le vide est alors rempli de Higgs (la particule, pas le physicien qui l'a prédit), et que les particules interagissent plus ou moins avec lui, enfin eux, ou elles.


Ainsi, les photons qui n'ont pas de masse, n'interagissent pas du tout avec lui. Ils peuvent se déplacer librement dans le vide sans être gênés, du coup ils vont à la vitesse la plus grande, celle de la lumière. (Encore heureux car les photons ce sont les particules de lumière.)

Il en est de même des gluons et des gravitons, qui n'ont pas de masse et vont donc à la vitesse de la lumière.

Par contre, toutes les autres sont en quelque sorte freinées par le vide et ne peuvent jamais atteindre cette vitesse.

Un peu comme si plein de petits bonhommes tout bleu les empêchaient d'avancer comme sur ce dessin :






C'est pour cela que la découverte du Higgs est si importante, elle permettrait de révéler le mécanisme qui donne une masse aux objets, ce serait l'explication de ce qu'est la masse elle-même.


Là vous vous dites : 'Le Higgs, il a aussi une masse, il est au moins 100 fois plus lourd qu'un proton. C'est quoi qui lui donne sa masse à lui ?'

Eh bien en interagissant avec lui-même et les autres Higgs. Exactement comme les gluons qui interagissent avec eux-même. C'est un peu comme si la lumière avait une charge électrique (ce qui n'est pas le cas je vous rassure) et qu'elle se repoussait elle-même.


Pour terminer, je dois vous parler de la fameuse ineptie dont on a trop entendu parler ces derniers jours et qui est la seule chose que la plupart des gens ont cru bon de retenir de tout ça.

Selon un groupuscule américain opposé au projet, et d'après les travaux d'un théoricien allemand ou de Paco Rabanne, les collisions dans le LHC pourraient produire des trous noirs qui absorberaient la Terre entière en 4 minutes environ. Une indienne s'est même suicidé en entendant ces prédictions de fin du monde, elle a donc décidé de mourir toute seule pour ne pas risquer de mourir avec les autres (une anti-conformiste à mon avis ^^).


Malheureusement, même si cette théorie est plus ou moins juste dans ses grandes lignes, elle ne tient pas la route. Notre planète est en effet constamment bombardée par des rayonnements cosmiques, dont certains ont une énergie bien supérieure à 15 TeV. Donc un tas de ces mini trous noirs doit forcément avoir été produits ici même (dans le cerveau de certains, sans doute. D'où l'expression 'J'ai un trou').

Si tout cela était vrai nous devrions être déjà morts ou partis dans un univers parallèle grâce aux trous dans l'espace-temps, et ce n'est pas les quelques milliards de collisions du LHC qui y changeront quelque chose.


Une partie des physiciens espère même en produire et en mesurer. En fait on prédit que ces mini trous noirs se désintègrent très rapidement, peut-être trop vite pour être mesurés si par chance on en produit. (Plus un trou noir est petit, plus il a tendance à vite s'évaporer.)

C'est presque dommage, car ces trous noirs, s'ils étaient stables, permettraient plein de choses en plus de faire disparaître la Terre : on pourrait envisager de s'en servir pour stabiliser des trous de vers, ils nous permettraient alors de voyager à travers l'hyperespace et éventuellement de voyager dans le temps.


Voilà pour la petite mise au point sur les accélérateurs et les rumeurs, désolé d'avoir été si long, heureusement que je ne suis pas entré dans les détails. Ainsi j'ai évité de vous expliquer pourquoi on se faisait chier à dépenser des milliards de dollars et d'euros pour créer une particule qui est absolument partout puisqu'elle remplit le vide.
Désolé de vous avoir un peu menti, je n'ai pas réussi à dire beaucoup de trucs amusants, on dirait que le sujet ne s'y prête pas trop. Pour me faire pardonner voici une blague en BD qui n'est pas de moi :


 

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Commenter cet article

Valentin 03/11/2012 19:20

Trés bien...Trop rares tes articles.
Jolies images..ça ne gate rien.

clovis simard 03/11/2012 16:57

Voir Blog(fermaton.over-blog.com)No.20 - THÉORÈME des BULLES. - Systèmes dynamiques.

Gus 17/01/2012 10:52

Comme tu n'a pas fini ton test de QI,je vais te raconter la fin.Le test consiste en cinquante epreuves,qui sont cinquante et une.Les cinquantes,sont des petits dessins abscons a completer.A la
cinquant-eunieme on te demande du fric pour te communiquer le resultat.Grace a ce test,Je n'ai pas su si j'etais intelligent,mais j'ai pu constater que j'etais moins con que je ne pensais.Comme tu
as fini le test avant moi,et que le facteur temps est pris en compte,il semblerait que tu sois moins con que moi.Cela prouve t-il que tu est plus intelligent?

Shad 11/10/2008 12:54

Bah en fait, je suis beaucoup de blog anonymement, j'suis tombé sur celui de kawaii en début d'année, j'ai suivi 3/4 mois sans aucun commentaire...

Entre temps j'étais passé chez toi, j'avais aimé tes billets mais le blog était à l'abandon pré-mortem x)

Donc quand j'ai vu que tu republiais (j'ai eu un peu deux de tens' pour percuter mais bon ^^) j'me suis dis que j'allais commenter, parceque la qualité ça se respecte, puis parcequ'un avis fait toujours plaisir, surtout positif \o/

*Puis, soit-dit en passant, te voir sur mon blog, ça fait très plaisir \o/ *

maracas :0039: 12/10/2008 13:47


Voyons, mon blog n'est jamais à l'abandon, c'est plutôt mon cerveau qui l'est parfois. 


Shad 06/10/2008 21:27

Heu ben, et les majs alors? Je l'aime ton blog moi ! >_

maracas :0039: 11/10/2008 03:28


Oui ça vient.

Je savais pas que tu connaissais mon blog. J'étais tombé sur le tien en passant par chez kawaii_ une fois.