Présentateur – Mai 2009 1 Ceci est une ébauche pour les membres de la collaboration ATLAS ou les personnes qui veulent donner une présentation en public.

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1 Présentateur – Mai 2009 1 Ceci est une ébauche pour les membres de la collaboration ATLAS ou les personnes qui veulent donner une présentation en public lors de la sortie du film « Anges et Démons » le 13 mai 2009, dont quelques scènes ont été tournées dans la caverne de l’expérience ATLAS. Ce fichier peut être modifié ou complété selon votre goût. Images et scènes supplémentaires peuvent être téléchargées de l’adresse suivante : http://atlas.ch/angels/ Dirk.Hoffmann@In2p3.Fr – CPPM –, mai 2009

2 Présentateur – Mai 2009 2 La société Sony Pictures nous a généreusement donné son soutien lors de la préparation de ces clichés, et nous a fourni des extraits et scènes du film. Il convient de respecter leur conditions d’utilisation ! En général, vidéos et images doivent être utilisées inchangées. Cela signifie qu’il est interdit de modifier les vidéos ou images d’une manière ou d’une autre. N’enlevez pas la marque déposée ou le copyright ; ils ont été ajoutés en taille réduite pour cette raison. Naturellement, on peut aborder les aspects scientifiques du film. Or, il ne faut pas oublier qu’il s’agit d’une fiction, et non d ’un livre d’école ou d’un reportage. Il est inutile de critiquer le film à cause de ses libertés artistiques ; ce n’est pas un documentaire.

3 Présentateur – Mai 2009 3 Antimatière la réalité et la fiction Présentateur Université / Institut Mai 2009 TM & © 2009 Columbia Pictures Industries, Inc. All Rights Reserved.

4 Présentateur – Mai 2009 4 En tant que scientifiques qui aiment également savourer une belle pièce de littérature, nous apprécions qu’Anges&Démons attire l’attention du grand public sur des sujets de physique autour du CERN. ATLAS.ch/angels et AngelsAndDemons.com et http://angelsanddemons.cern.ch/ TM & © 2009 Columbia Pictures Industries, Inc. All Rights Reserved.

5 Présentateur – Mai 2009 5 Antimatière dans l’intrigue de Dans l’intrigue d’Anges et Démons, les méchants s’introduisent dans un institut de recherche nommé CERN. Ils volent 0,5 grammes d’antimatière dans un récipient qu’ils emportent à Rome pour en faire une bombe. Un billet pèse un gramme. Une plume pèse un demi-gramme. TM & © 2009 Columbia Pictures Industries, Inc. All Rights Reserved.

6 Présentateur – Mai 2009 6 au LHC (Large Hadron Collider, Grand Collisioneur à Hadrons)‏ Le CERN est en réalité un laboratoire de recherche à Genève, situé en Suisse et en France (Ain). Certaines parties du film ont en effet été tournées dans l’expérience ATLAS au CERN.

7 Présentateur – Mai 2009 7 Le LHC (Large Hadron Collider) est un accélérateur du CERN. 100 mètres sous terre Des protons circulent dans les deux directions et se heurtent frontalement dans les halls d’expérience. circonférence 27 km au LHC (Large Hadron Collider, Grand Collisioneur à Hadrons)‏ Vue d’ensemble des expériences au LHC

8 Présentateur – Mai 2009 8 L’expérience ATLAS Démarrer l’animation (sera ajoutée ultérieurement)

9 Présentateur – Mai 2009 9 Détecteur ATLAS Personnages à l’échelle du dessin ! Vue d’artiste selon CAO technique

10 Présentateur – Mai 2009 10 Réaction antimatière–matière Il est également vrai que matière et antimatière sont annihilées lorsqu’elles entrent en contact. Leur masse est transformée en énergie selon la formule d’Einstein E = mc 2.

11 Présentateur – Mai 2009 11 La moitié de toutes le particules générées dans ATLAS sont de l’antimatière. La moitié des traces de particules représentées ici appartiennent à des particules d’antimatière.

12 Présentateur – Mai 2009 12 Si nous pouvions l’accumuler Si nous pouvions trouver un moyen pour accumuler un demi-gramme d’antimatière, Si nous pouvions la transférer dans un récipient, Si nous pouvions la transporter sans perte à un endroit éloigné, alors, ce serait réellement une bombe dévastatrice comme dans Un billet pèse un gramme. Une plume pèse un demi-gramme. TM & © 2009 Columbia Pictures Industries, Inc. All Rights Reserved.

13 Présentateur – Mai 2009 13 Mais elle est immédiatement détruite. Toute l’antimatière produite dans ATLAS est tout de suite détruite en une fraction de seconde.

14 Présentateur – Mai 2009 14 La question de Tom Hanks Lorsque Tom Hanks a visité ATLAS au CERN, il a demandé combien d’antimatière il fallait pour rechauffer son café.

15 Présentateur – Mai 2009 15 La question de Tom Hanks Si toute l’antimatière produite dans l’expérience ATLAS finissait par atterrir dans la tasse à café de Tom Hanks, la température augmenterait d’environ 1 Kelvin (Différence 1°C) par heure. Evidemment, le café serait refroidi en même temps de 10 K jusqu’à la température ambiante !

16 Présentateur – Mai 2009 16 En combien de temps on obtient ½ g? Si ATLAS pouvait ramasser toute l’antimatière produite, alors il faudrait 10 millions d’années pour obtenir ½ gramme d’antimatière. Un demi-billet pèse ½ gramme.

17 Présentateur – Mai 2009 17 D’énormes quantités d’antimatière ont été générées dans l’univers. Au fait, lors du (début de l’expansion de l’univers) des quantités égales de matière et antimatière ont été générées tout comme dans l’expérience ATLAS !

18 Présentateur – Mai 2009 18 Coup de bol ? Matière et antimatière auraient dû s’annihiler dans l’univers depuis longtemps, ne laissant qu’un désert cosmique sans vie. Et pourtant, nous sommes bel et bien là ! Comment cela a-t-il pu arriver ? A noter !

19 Présentateur – Mai 2009 19 10,000,000,00110,000,000,000 Nous avions de la chance, car … … tout de suite après le début de l’expansion de l’univers (Big Bang)‏, les quantités de matière et d’antimatière n’étaient justement pas égales. matièreantimatière ici ! Ensuite est arrivé la grande annihilation !

20 Présentateur – Mai 2009 20 nous Après la grande annihilation matièreantimatière Toute l’antimatière et toute la matière avaient disparu, à une petite fraction près … et cette fraction, c’est nous ! 1

21 Présentateur – Mai 2009 21 Pourquoi cette petite différence ? Cette question est une des grandes énigmes de l’univers, elle sera étudiée par presque 200 universités et laboratoires dans ATLAS.

22 Présentateur – Mai 2009 22 Mais quelle est l’origine de la masse ? Qu’est-ce qui donne leur masses aux particules élémentaires comme les quarks et les électrons ? Et pourquoi sont-elles si différentes ? Matière et antimatière ont une masse.

23 Présentateur – Mai 2009 23 Le boson de Higgs Le chercheur écossais Peter Higgs a présumé que tout l’espace est imprégné par un champ (ou un éther ?), le champ de Higgs. En théorie quantique, chaque champ est associé à une particule (et vice-versa), et ainsi … dans ce cas … un boson de Higgs. On a déjà vu le Higgs dans ATLAS … sous forme du professeur Higgs seulement, mais pas le boson du même nom.

24 Présentateur – Mai 2009 24 Boson de Higgs Afin de comprendre comment fonctionne le boson de Higgs, nous imaginons une pièce remplie de physiciens qui discutent de manière très engagée et remplissent la salle comme un champ de Higgs.

25 Présentateur – Mai 2009 25 Boson de Higgs... Ainsi augmente la résistance qui s’oppose à son libre mouvement. En d’autres termes, il obtient une masse ; de la même manière qu’une particule traversant un champ de Higgs. -- Prof. David Miller... Ensuite un scientifique de renom entre dans la salle. Pendant qu’il avance, il provoque une perturbation par le fait que tous ses admirateurs se groupent autour de lui...

26 Présentateur – Mai 2009 26 A quoi pourrait ressembler un événement avec un boson de Higgs dans ATLAS. Dans cet événement, une gerbe de particules dirigée a été générée vers le bas, ainsi qu’un Higgs sortant vers le haut, qui se désintègre quasi instantanément selon l’équation H  Z + Z Z  e − + e + Z   − +  +  −  + e − e + Evénement simulé

27 Présentateur – Mai 2009 27 Mais il y a plus que la matière et l’antimatière. Lorsque nous observons notre univers, alors nous voyons beaucoup plus que la matière (ou antimatière) habituelle. Nous appelons ce surplus de la « matière noire », puisque nous ne la voyons pas. Mais qu’est-ce ? Composition de l’univers matière habituelle

28 Présentateur – Mai 2009 28 Matière noire Matière noire et matière brillante, mais … … ce n’est pas toute la vérité.

29 Présentateur – Mai 2009 29 De nombreux indices existent pour son existence. Dans les galaxies et amas de galaxies La masse visible dans les galaxies spirales ne suffit pas pour expliquer leur cohérence. Séparation de matière noire et matière normale dans la collision de deux clusters de galaxies Photos: NASA

30 Présentateur – Mai 2009 30 Qu’est-ce que la matière noire ? Nous ne le savons pas. Mais nous avons quelques idées. Si les constituants de la matière noire sont de nouvelles particules, jusque là inconnues, alors l’expérience ATLAS devrait permettre de les découvrir et de jeter un peu de lumière sur le mystère de la matière noire.

31 Présentateur – Mai 2009 31 Est-ce qu’il y a de la matière dans d’autres dimensions ? Est-ce qu’il existe des dimensions spatiales que nous ne pouvons voir ? (Dali, The Disintegration of the Persistence of Memory, 1954)‏

32 Présentateur – Mai 2009 32 Dimensions spatiales supplémentaires

33 Présentateur – Mai 2009 33 Est-ce qu’il y a des dimensions supplémentaires ? Afin de comprendre pourquoi ont été proposées les dimensions supplémentaires, considérons : Quelle force est plus faible : Gravitation ou électromagnétisme ? Donc, la gravitation est très faible. Pourquoi la gravitation est-elle si faible ? Qui est plus fort : Un petit aimant ou toute la sphère massive terrestre ?

34 Présentateur – Mai 2009 34 Pourquoi la gravitation est-elle si faible ? Electromagnetisme Gravitation L’électromagnétisme se limite aux trois dimensions spatiales habituelles. Eventuellement la gravitation voit les autres dimensions spatiales. Comme la force totale est répartie sur toutes les dimensions, elle est affaiblie.

35 Présentateur – Mai 2009 35 Nous prenons l’exemple d’un acrobate et d’une puce funambules. L’acrobate peut marcher en avant et en arrière sur la corde raide. Mais la puce peut aussi se déplacer dans les directions perpendiculaires. Or, si la puce continue à avancer, elle revient à son point de départ après avoir fait un tour complet de la corde. Comment peuvent exister des dimensions supplémentaires ? Un acrobate peut se déplacer le long de la corde seulement … mais la puce peut aller dans deux directions.

36 Présentateur – Mai 2009 36 Donc, l’acrobate voit une dimension et la puce en voit deux, mais l’une d’elles est une boucle, enroulée sur elle-même. Ainsi l’acrobate ne peut reconnaître qu’une dimension de la corde raide, comme nous ne pouvons voir qu’un monde en trois dimensions, bien qu’il puisse y en avoir plus. Une telle situation ne peut être représentée en image parce que nous ne pouvons nous imaginer que trois dimensions ! Comment peuvent exister des dimensions supplémentaires ? Un acrobate peut se déplacer le long de la corde seulement … mais la puce peut aller dans deux directions.

37 Présentateur – Mai 2009 37 L’inconnu L’expérience ATLAS (auprès du Grand Collisioneur à Hadrons) mène la physique sur un terrain inconnu. Le plus excitant et le complètement inconnu : De nouveaux processus et particules qui changeraient notre compréhension de l’énergie et la matière, voire même de l’espace et du temps, de manière fondamentale. Nous espérons comprendre les forces fondamentales qui ont formé notre univers depuis le début des temps et qui déterminent également son sort. (Photo: Fifi Mandirac)

38 Présentateur – Mai 2009 38 19 Qui sont les constructeurs et exploitants d’ATLAS ? 2500 scientifiques, venant de presque 200 universités, instituts et laboratoires dans 37 pays

39 Présentateur – Mai 2009 39 19 Qui sont les constructeurs et exploitants d’ATLAS? 2500 scientifiques, venant de presque 200 universités, instituts et laboratoires dans 37 pays

40 Présentateur – Mai 2009 40 En tant que scientifiques qui aiment également savourer une belle pièce de littérature, nous apprécions qu’Anges&Démons attire l’attention du grand public sur des sujets de physique autour du CERN. Nous espérons que le spectateur qui aborde la science d’une telle manière, continuera à s’y intéresser et pourra nous suivre dans notre passion et nos succès expérimentaux. http://ATLAS.ch/ TM & © 2009 Columbia Pictures Industries, Inc. All Rights Reserved.

41 Présentateur – Mai 2009 41 THE END ATLAS.ch/angels + AngelsAndDemons.com + http://angelsanddemons.cern.ch/

42 Présentateur – Mai 2009 42 Questions subsidiaires / matériel supplémentaire Comme on peut s’attendre à ce que le public pose la question des trous noirs au LHC, nous avons préparé trois clichés sur le sujet. Dans le livre et le film de Dan Brown, on trouve des ambigrammes, qui forment un mystère autour de la symétrie d’écriture et lettres. Cela peut également être un point d’accroche pour l’utilisation des symétries de la physique.

43 Présentateur – Mai 2009 43 Evénement avec un trou noir microscopique

44 Présentateur – Mai 2009 44 Trous noirs microscopiques ? Selon certains modèles théoriques, des trous noirs minuscules pourraient être produits dans des collisions auprès du LHC. Ils se désintègreraient très rapidement et les particules issues de cette désintégration pourraient être détectées. (Plus le trou noir est petit, plus il se désintègre rapidement.)

45 Présentateur – Mai 2009 45 Est-ce que des trous noirs microscopiques sont dangereux ? Le rayonnement cosmique bombarde en permanence l’atmosphère terrestre avec des protons qui sont de loin plus énergétiques que ceux du LHC. Ainsi, les particules cosmiques dans l’atmosphère produisent déjà tout ce que le LHC pourrait produire. Cette « expérience » a lieu depuis 4½ milliards d’années, toute la durée de vie de notre planète. Et la terre est toujours là ! Le LHC nous permet simplement d’étudier ces processus au laboratoire (quoiqu’avec une énergie nettement moins élevée que celle du rayonnement cosmique). Par conséquent, il n’y a pas de danger. Le LHC est absolument sûr à cet égard.

46 Présentateur – Mai 2009 46 Ambigrammes (1)‏ La terre, l’air, le feu et l’eau sont les quatre éléments constitutifs du monde dans l’alchimie du Moyen-âge. Ils sont, en quelque sorte, les prédécesseurs des quarks et leptons. Cette (fausse) théorie des quatre éléments ont déjà inspiré de nombreux auteurs qui leur ont trouvé des mystères cachés.

47 Présentateur – Mai 2009 47 Ambigrammes (2)‏ Les symétries sont un des principes fondamentaux de la théorie des champs et donc de la physique des particules moderne.