Schéma du LHC 100 m  = 27 km Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

Le tunnel du LHC L’un des circuits les plus rapides de la planète… Plusieurs milliers de milliards de protons lancés à 99,9999991% de la vitesse de la lumière effectuent plus de 11000 fois par seconde le tour de l’anneau de 27 km. Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde 2

Les détecteurs au LHC Détecteur constitué de couches concentriques ayant des tâches spécifiques Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

Les détecteurs au LHC ATLAS CMS Immeuble de 5 étages 15 m ~12.500 T Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde ~6.000 T

Comparé à la tour Eiffel, CMS est 30% plus lourd! Les détecteurs au LHC Compact Muon Solenoid Comparé à la tour Eiffel, CMS est 30% plus lourd! Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

CMS : Compact Muon Solenoid Assemblage en surface F = 15 m L = 22 m ~12 500 T Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

CMS : Compact Muon Solenoid Préparation de la caverne Février 2005 53 m long, 27 m large & 24 m haut Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

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CMS : Compact Muon Solenoid La collaboration CMS 3400 Scientific Authors 40 Countries 183 Institutions Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

Le calorimètre à hadrons (HCAL) Formé de couches de laiton intercalées avec des scintillateurs plastiques ou des fibres de quartz. “Des fusils aux outils”: le laiton du bouchon du HCAL provient de bateaux de guerre russes. Recyclage ! Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

CMS : Compact Muon Solenoid Le rôle de la Belgique Actuellement : ~70 scientifiques de l’UA, UCL, UG, ULB, UM et de la VUB participent à CMS (prise de données, analyse des résultats). De 1993 à 2007 : conception et construction du traceur de CMS En collaboration avec l’Allemagne, l’Autriche, la France, l’Italie, le Pakistan et les USA. Détecteur de traces au silicium (15.000 capteurs) Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

CMS : Compact Muon Solenoid Le rôle de la Belgique 1800 détecteurs au silicium assemblés à Bruxelles 6.500 supports assemblés

CMS : Compact Muon Solenoid Le rôle de la Belgique 1800 détecteurs au silicium assemblés à Bruxelles 6.500 supports assemblés robot gantry ~20 pétals assemblés roue du traceur Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

Le GRID Un défi supplémentaire: ~15 millions Gigaoctets de données /an 40 millions de croisements /s ~15 collisions par croisement ~100 particules émises par collision ~50.000 signaux électroniques susceptibles d’être lus ~15 millions Gigaoctets de données /an (~20 millions CDs!) Puissance de calcul nécessaire pour analyser les données : ~100.000 des processeurs les plus rapides Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

Le GRID : la grille de calcul réseau distribué de ressources de calcul Intègre des milliers de processeurs et d’unités de stockages répartis dans le monde enier, utilisés par plus de 8000 physiciens du LHC. 2 centres GRID en Belgique! Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

Premières collisions d’ions de Pb 6/12/09, 05:15: faisceau stable à 450 GeV Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde Résultats du traceur au silicium de CMS

Backup slides Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

Quelques nombres à propos du LHC Chaque faisceau de protons : 3000 paquets susceptibles de circuler jusqu’à 10 h parcourant alors plus de 10 milliards de km Un proton : ~11000 tours / seconde Chaque paquet : 100 milliards de particules A chaque croisement de paquets de protons : ~20 collisions, ~1000 particules émises ~30 millions de croisements de paquets / seconde 600 millions de collisions / seconde Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

Applications des technologies Les accélérateurs Courtesy of IBA Thérapie hadronique Environ 17.000 accélérateurs sur 30.000 fonctionnant actuellement dans le monde sont utilisés à des fins médicales. Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde 20

Applications des technologies Les détecteurs La TEP (Tomographie à émission de positrons), instrument très important pour l’étude et la localisation de certains types de cancer, utilise l’isotope Fluor-18 produit par des accélérateurs de particules. La TEP utilise de l’antimatière (positons). Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde 21

Applications des technologies L’énergie Une nouvelle génération de collecteurs pour panneaux solaires a été inventée par un physicien du CERN, basée sur les techniques de vide ultra poussé, développées pour minimiser les pertes d’énergie des faisceaux. Ces collecteurs peuvent atteindre des températures 100° plus élevées que celles atteintes dans les panneaux solaires commercialisés actuellement. http://knowledgetransfer.web.cern.ch/energy/evacuable-flat-panel-solar-collector Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

La recherche fondamentale, moteur d’innovation A. Einstein Pour un GPS, si l’on négligeait la correction due à la dilatation du temps on aurait une erreur sur le calcul de la position, de l’ordre d’une dizaine de mètres après 5 minutes de mouvement seulement ! Relativité 100% SCIENCE Pour communiquer, les téléphones utilisent des ondes électromagnétiques Electromagnétisme 100% SCIENCE J.C. Maxwell Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde 23

La recherche fondamentale, moteur d’innovation Le Web a été inventé au CERN, pour les besoins des physiciens La 1ère proposition du WWW a été faite par Tim Berners-Lee en 1989, et mise au point par lui-même et Robert Caillau (belge), en 1990. Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde 24

Les 20 pays membres du CERN Observateurs: UNESCO, CE, Israël, Turquie, USA, Japon, Russie Utilisateurs : l'Algérie, l'Argentine, l'Arménie, l'Australie, l'Azerbaidjan, le Belarus, le Brésil, le Canada, la Chine, la Croatie, Chypre, l'Estonie, la Géorgie, l'Islande, l'Inde, l'Iran, l'Irelande, le Mexique, le Maroc, le Pakistan, le Pérou, la Roumanie, la Serbie, la Slovénie, l'Afrique du Sud, la Corée du Sud, Taiwan et l'Ukraine. Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

Combien cela a-t-il coûté? L’accélérateur : 3.03 milliards € Les expériences : 3.6 milliards € Belgique : ~4.3 millions €* L’informatique : 0.16 milliard € Belgique : ~1 million €* *personnel non inclus Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

La sécurité des collisions au LHC Faut-il craindre de créer quelque objet potentiellement dangereux, tel qu’un trou noir, au cours des collisions du LHC? Non! La nature a déjà réalisé l’équivalent de ~100,000 expériences LHC dans l’atmosphère terrestre et notre planète existe toujours ! Pourquoi? Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

Les accélérateurs du CERN Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde 28

Les cavités accélératrices Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde 29

Les aimants dipolaires Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde 30

Pour en savoir plus : Le CERN et notamment le LHC pour le public : http://public.web.cern.ch/Public/Welcome-fr.html Physique des particules : http://cpep.lal.in2p3.fr/adventure.html Univers des particules, Michel Crozon – Le Seuil (1999) Une brève histoire du temps, Stephen Hawking – Flammarion (2008) Merci à tous mes collègues, de Bruxelles et de la collaboration CMS ainsi qu’aux auteurs des divers sites, à qui j’ai pu emprunter un matériel abondant pour cette présentation. Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde

Les particules élémentaires Les constituants élémentaires de la matière stable sont les électrons, les quarks up et les quarks down - Exemple : noyau d’hélium - + + http://cpep.lal.in2p3.fr/ Jette - 15 mars 2012 C. Vander Velde