Accélérer les particules pour découvrir les premiers instants de l'univers | Parlez-nous de votre science

Accélérer les particules pour découvrir les premiers instants de l’univers | Parlez-nous de votre science

Posted On: juillet 6, 2023

Et si la physique que nous connaissons ne décrivait pas l’univers primitif ? Nous savons que notre univers est en constante évolution. Il y a des milliards d’années, le contenu énergétique était beaucoup plus élevé et les lois de la physique étaient complètement différentes. Cependant, jusqu’au siècle dernier, les chercheurs se consacraient à l’étude de la physique de l’Univers dans son état actuel de développement. Ce n’est qu’à partir du milieu du XXe siècle, avec le développement des nouvelles technologies, qu’il a été possible de concevoir des expériences avec l’objectif ambitieux d’étudier la physique du premier battement de cœur de l’univers.

Dans cet esprit, le CERN, le plus grand laboratoire de physique des particules au monde, a été fondé, une organisation scientifique internationale à la frontière entre la Suisse et la France. Et c’est là que tout commence vraiment : les faisceaux de protons sont accélérés jusqu’à atteindre une vitesse proche de celle de la lumière. Puis les protons entrent en collision. Les produits de collision nous permettent d’étudier le monde qui nous entoure de différentes manières.

C’est ce que vous faites, chez LIP [fundado em Portugal, em 1986, por José Mariano Gago juntamente com Gaspar Barreira e Armando Policarpo] et dans les laboratoires du monde entier, avec les données recueillies par les détecteurs de particules – les yeux à travers lesquels nous observons le résultat de l’interaction.

Au-delà des photons qui nous bronzent sur la plage

Dans ce projet, nous allons encore plus loin : les accélérateurs du CERN sont utilisés comme une usine à photons — des particules exactement comme ce dont est faite la lumière. Sauf que la lumière produite lors de ces collisions de protons a une énergie cent mille millions de fois supérieure à l’énergie des photons qui nous bronzent sur la plage.

Ces photons de haute énergie vont à leur tour interagir et créer de nouvelles particules. Nous nous intéressons plutôt au résultat des interactions entre photons qui surviennent dans les collisions de protons. C’est une manière différente d’explorer l’interaction entre les constituants de la matière – une perspective différente sur le début de l’univers.

Dans ce projet doctoral, par exemple, l’interaction entre photons est étudiée dans un régime énergétique compatible avec l’univers d’origine. Les travaux sont toujours en cours et le procédé étudié est très rare. Néanmoins, 20 collisions de ce type ont déjà été observées. L’étude détaillée permettra de connaître plus en détail ce processus aux plus hautes énergies.

L’histoire de l’univers en 13 moments

Bien que tout cela semble très abstrait, la vérité est que les interactions jouent un rôle central dans notre vie quotidienne, notamment pour créer des structures organisées : dans une entreprise, par exemple, l’interaction entre les employés, dans les réunions, nous permet de développer une stratégie pour contribuer au développement de l’entreprise. De même, il serait totalement impossible de créer des structures complexes comme des noyaux sans communication. Pour toutes ces raisons, étudier la production de lumière dans ces processus revient à éclairer l’obscurité de l’univers primordial, à explorer les interactions qui ont créé les noyaux, les molécules, les galaxies et finalement la vie.

L’auteur écrit selon le nouvel accord orthographique

Doctorant à l’Instituto Superior Técnico de l’Université de Lisbonne et chercheur au Laboratoire d’instrumentation et de physique expérimentale des particules (LIP)