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LHC : la physique à l'aube d'une nouvelle révolution ?

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Présentation au sujet: "LHC : la physique à l'aube d'une nouvelle révolution ?"— Transcription de la présentation:

1 LHC : la physique à l'aube d'une nouvelle révolution ?

2 Quest-ce que la masse? Le projet LHC Le LHC, le détecteur ATLAS Particules, forces Masse et énergie Qu'est-ce que le vide ? Phénomène de Higgs Difficultés expérimentales Conclusions

3 T02 T2

4 Quelques points de repère Centre Européen de Recherche Nucléaire (CERN) Laboratoire européen de physique des particules Genève Environ chercheurs du monde entier Large Hadron Collider (LHC) Accélérateur / collisionneur 27 km de circonférence supraconducteur 2 milliards d euros (hors tunnel) démarrage en 2007 ATLAS expérience au LHC 1700 chercheurs et ingénieurs 30 pays 300 millions d euros Conception/construction : 10 ans Exploitation : 10 ans

5 T04 Vue en coupe d un aimant du LHC Les aimants supraconducteurs du LHC sont destinés à maintenir les protons sur une trajectoire circulaire.

6 Le détecteur ATLAS T05

7 Éléments de détecteur Atlas Trajectographes : chambres à pailles précision ~ 0,1 mm Calorimètre : - arrêter la particule, mesurer son énergie et son point dimpact - la particule cède son énergie en interagissant avec le détecteur - une fraction est cédée par ionisation signal électrique mesurable Micropistes de silicium précision : 0,01 à 0,02 mm

8 ATLAS T7

9 Physique des particules Préjugé de simplicité et duniversalité Tout lunivers est un assemblage (complexe) déléments simples Antiquité : 4 éléments eau, air, terre, feu : de plus en plus déléments simples Progrès décisif : classification périodique (D. Mendeleiev, 1869) Ranger par poids atomique croissant. Colonne : ~ mêmes propriétés chimiques Révélateur de lois plus générales… Tous les atomes ont la même structure : Noyau (Z protons + N neutrons) Z électrons qui gravitent autour du noyau Tableau périodique des éléments

10 T09 Les constituants élémentaires de la matière

11 T10 Les quatre interactions de la nature sont décrites par l échange de particules

12 Masse, énergie F = m a accélération (variation de vitesse) masse : mesure linertie du système Force Beaucoup de particules grande masse MAIS : pourquoi une particule élémentaire a-t-elle une masse ? E = mc 2 Equivalence masse-énergie (Einstein, 1905) Vitesse de la lumière dans le vide Conservation de lénergie

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14 Masse et phénomène de Higgs Qu'est-ce que le vide ? Présence de particules virtuelles (indétectables directement) fugitives Présence de "particules de Higgs"......responsables de l'inertie des particules mais on na encore jamais vu le Higgs...

15 Si on avait produit un Higgs, on laurait détecté (on sait comment faire) >> il faut plus dénergie pour produire des Higs Energie cinétique >> masse >> le projet LHC du CERN Large Hadron Collider Laboratoire européen de physique des particules (Genève) Découvrir et étudier le Higgs si sa masse est entre 2 x 10 5 m e et 2 x 10 6 m e Un maximum selon la théorie...

16 observation du Higgs TRES RARE: 1 collision sur mille milliards (10 12 ) 1.Taux de collision élevé: 700 millions/s pour observer quelques Higgs par jour >> Irradiation, rapidité des mesures 2. Bien séparer les bons événements des mauvais >> Précision de mesure 1+2Trier vite et bien en 2 µs, éliminer 99,9% des événements en quelques ms, éliminer 99,99999% >> enregistrer 1 événement et en rejeter 10 7 aucun droit à lerreur… puis… continuer le tri le bonles mauvais

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18 Exemple : H Découverte du Higgs grâce à sa désintégration en deux photons en 2005, au LHC ?

19 Conclusion Recherche de la particule de Higgs Compréhension de la masse Thèmes importants dans les années à venir Mesures difficiles (Rareté du Higgs) Détecteur ATLAS au LHC Pari technologique Collaboration mondiale Beaucoup dargent - Beaucoup de travail Beaucoup denthousiasme


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