Savez vous ce qu’est une particule? Université de Genève DPNC Département de Physique Nucléaire et Corpusculaire = PHYSIQUE DES PARTICULES Savez vous ce qu’est une particule? …………….? Nous non plus! 24 septembre 2003 Journee d’accueil des collégiens Alain Blondel

De plus en plus énergique: QUELQUES ECHELLES De plus en plus petit: homme 1,8 mètres mesure habituelle (vernier) 0,1 mm = 1/10 000 m 10 -4 m microscope 1 micron = 1/1 000 000 m 10 -6 m microscope électronique 1 atome = 1/10 000 000 000 m 10 -10 m physique nucléaire 1 noyau = 1/1 000 000 000 000 000 10 -15 m physique des particules …. 10 -18 m De plus en plus énergique: Lumière visible (0,6 microns): 2,5 électrons-volts électrons dans un tube de télévision 10000 électrons volts electrons de LEP au CERN (2000) 100 000 000 000 électron-volts = 100 GIGA eV (GeV) protons du LHC au CERN (2005) 1 400 000 000 000 électron-volts = 14 TERA eV (TeV) De plus en plus proche des origines de l’univers: 10 -18 m = 100 GeV = énergie par particule = 10-10 secondes après le BIG BANG BIG BANG 24 septembre 2003 Journee d’accueil des collégiens Alain Blondel

24 septembre 2003 Journee d’accueil des collégiens Alain Blondel

Nos amies les particules élementaires 10-10 m Atome = noyau + électrons 10-15 m Noyau = protons+neutrons <10-18 m protons et neutrons = 3 quarks Electron charge -1 Neutrino charge 0 Les quarks ne se rencontrent jamais seuls toujours en couple ou en ménage à trois: Proton= 2 up + 1 down Neutron= 1 up + 2 down Quark up charge 2/3 Quark down charge -1/3 Toute ressemblance avec des particules ayant rellement existé serait entièrement fortuite Charge= Charge= 24 septembre 2003 Journee d’accueil des collégiens Alain Blondel

Vous et moi sommes faits d’ électrons et quarks Les électrons et les quarks sont élémentaires pour autant que nous sachions, ils n’ont pas de structure. Les électrons et quarks se conservent dans les réactions chimiques et physiques. Leur nombre n’a pas varié depuis le commencement de l’univers, et ils nous survivront longtemps après notre mort…. 24 septembre 2003 Journee d’accueil des collégiens Alain Blondel

3 familles de particules! Les muons sont des particules très semblables aux électrons abondants dans les rayons cosmiques (chambre à étincelles!) instables (2,2 microsecondes) et 200 fois plus lourds que les électrons. Muon = réplique de l’électron ???? e m t mc2=0.0005 GeV 0.106 GeV 1,77 GeV ne nm nt mc2 ?=? 0.015 eV 0.015 eV 0.015 eV d strange beauté mc2=0.005 GeV 0.200 GeV 5 GeV u charm top mc2=0.003 GeV 1.5 GeV mc2=175 GeV Première famille Seconde famille Troisième famille 24 septembre 2003 Journee d’accueil des collégiens Alain Blondel

Récemment la masse des neutrinos a été mise en évidence (1998-2002) Pourquoi 12 ordres de grandeurs de différence entre les fermions? 24 septembre 2003 Journee d’accueil des collégiens Alain Blondel

Démarrage 2008 (pour votre diplôme/PhD) 24 septembre 2003 Journee d’accueil des collégiens Alain Blondel

Un grand mystere --> ATLAS Si nous avons posé la bonne question….. Pourquoi ces masses, et pourquoi sont elles si differentes? BOSON DE HIGGS?/Mécanisme de HIGGS?/SUPERSYMETRIE ou COMPOSITES? Le HOLY GRAIL (ou l’Arlésienne?) de la physique des particules Si nous avons posé la bonne question….. LHC aura la réponse… --> ATLAS 24 septembre 2003 Journee d’accueil des collégiens Alain Blondel

E = m c2 Nos amies les (anti-)particules élementaires L’énergie peut se transformer en masse (c.a.d. en particules) et réciproquement E = m c2 Accélérateur-> ENERGIE Particule + anti-particule (100 GeV+100 GeV)LEP 7000 GeV+7000 GeV LHC -> détecteurs Ce sont les expériences que nous avons faites au LEP! Et que nous ferons au LHC... 24 septembre 2003 Journee d’accueil des collégiens Alain Blondel

ATLAS P (7 TeV) P (7 TeV) 42 mètres Démarrage 2008 (pour votre diplôme/PhD) 24 septembre 2003 Journee d’accueil des collégiens Alain Blondel

Particule + anti-particule UN AUTRE MYSTERE….. ENERGIE Particule + anti-particule Il devrait y avoir autant de matière que d’anti-matière dans l’univers… où est passée l’anti-matière? --> recherche d’anti-matière dans l’espace AMS lancement 2006 données 2007 24 septembre 2003 Journee d’accueil des collégiens Alain Blondel

24 septembre 2003 Journee d’accueil des collégiens Alain Blondel