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De quoi sont constituées la matière noire et l’énergie sombre, invisibles, mais formant 96 % de l’Univers ?

Pourquoi les particules ont-elles une masse ?

Le boson de Higgs, dont l’existence est théorique et n’a jamais été observé, est-il la clé du mystère ?

Qu’est devenue l’antimatière ?

Voici quelques unes des questions auxquelles le LHC pourrait apporter des réponses grâce à l’expérience qui débute aujourd’hui : une tentative de collision à haute énergie. Les équipes sont prêtes à franchir "un nouveau palier", comme l’explique Benedetto Gorini, coordinateur ATLAS.

13h06 : de premières collisions ont eu lieu. Les détecteurs fonctionnent.

Suivez les quatres expériences en direct

Une coopération internationale

Russie, Etats-Unis, Inde, Pakistan, Japon, France... De nombreux pays ont participé à la construction du LHC. En France, plus de 400 physiciens et ingénieurs du CEA/Irfu (Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l’Univers) et du CNRS/IN2P3 (Institut national de physique nucléaire et de physique des particules) ont contribué à la genèse et au développement des quatre détecteurs du LHC.

Leur forte participation à l’effort de Recherche et Développement en matière d’instrumentation a permis aux équipes françaises de jouer un rôle majeur dans le choix des technologies retenues, dans la conception et la réalisation des détecteurs. La France tient également une place importante dans la grille de calcul qui permet de mutualiser les ressources de centaines de milliers d’ordinateurs pour traiter les données fournies par les détecteurs du LHC.

Pour aller plus loin : la carte de France du LHC et la contribution des chercheurs français

Quatre grands détecteurs

Les quatre détecteurs du LHC ont des buts et des conceptions complémentaires. Atlas et CMS sont notamment destinés à déterminer l’existence d’un ou de plusieurs bosons de Higgs et à « traquer » de nouvelles particules appelées « supersymétriques ». Ils seront capables de traiter le même volume d’informations que tout le réseau de télécommunications européen actuel.

Deux autres détecteurs sont destinés à des études particulières : Alice et LHCb. L’expérience Alice doit pouvoir mettre en évidence et étudier un état particulier de la matière aux origines de l’Univers, le plasma quark‐gluon, un état où quarks et gluons ne sont pas " emprisonnés " sous forme de protons et de neutrons. En étudiant spécifiquement les mésons B (particules composées d’un quark b et d’un antiquark), l’expérience LHCb s’intéressera à l’antimatière, l’objectif étant de mieux comprendre pourquoi l’Univers est constitué de matière plutôt que d’antimatière.

Pour aller plus loin : focus sur Atlas, CMS, Alice et LHCb

À ce niveau d’énergie, les scientifiques vont pouvoir vérifier les données et prédictions des expériences précédentes. En particulier, les nouvelles particules, prédites ou non, qui pourront être découvertes les aideront à comprendre comment fonctionne notre Univers.

Et après ?

Une fois les collisions à 7 TeV effectuées, il est prévu de faire fonctionner le LHC en continu pendant une période de 18 à 24 mois, avec un court arrêt technique à la fin de 2010. On disposera alors de suffisamment de données pour confirmer la prééminence du LHC au plan mondial dans le domaine de la physique des hautes énergies. Au terme de cette première phase d’exploitation, un arrêt plus long permettra de préparer le LHC à une énergie encore plus élevée : l’énergie de collision nominale de 14 TeV.

Sources : LHC France

Suivez l’évènement en direct :

En images : le direct (webcast) des expériences du 30 mars

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