Des chercheurs du CERN exploitent le Grand collisionneur de hadrons à la recherche de matière noire

Il y a dix ans, une équipe dirigeant le plus grand collisionneur de particules au monde est entrée dans l’histoire en découvrant le boson de Higgs, une clé de découverte pour comprendre la formation de l’univers, ce qui lui a valu le surnom de « particule de Dieu ».

Après plus de trois ans de pause pour les mises à niveau, l’accélérateur, exploité par l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, ou CERN, collecte à nouveau des données. Cette fois, il est temps de prouver l’existence d’une autre substance mystérieuse : la matière noire.

Bien que les scientifiques croient en grande partie que la matière noire est réelle, aucun d’entre eux n’a été capable de la voir ou de la créer. La collecte de données et les mises à niveau de puissance effectuées sur le brise-particules, appelé Large Hadron Collider, pourraient fournir aux chercheurs l’une de leurs meilleures opportunités pour visualiser et comprendre la matière.

« Si nous pouvons comprendre les propriétés de la matière noire, nous apprenons de quoi est faite notre galaxie », a déclaré Joshua Ruderman, professeur agrégé de physique à l’Université de New York. « Ce sera transformateur. »

La recherche scientifique du boson de Higgs aboutit à une nouvelle particule subatomique

La matière noire fascine les physiciens depuis des décennies. On pense généralement qu’il constitue une partie importante de l’univers, et en savoir plus à son sujet peut fournir des indices sur la façon dont l’univers a vu le jour.

Toutes les étoiles, planètes et galaxies de l’univers ne représentent que 5% de la matière de l’univers, Selon les scientifiques au CERN. On pense qu’environ 27% de l’univers est composé de matière noire qui n’absorbe pas, ne réfléchit pas ou n’émet pas de lumière, ce qui la rend extrêmement difficile à détecter. Les chercheurs disent qu’il est là parce qu’ils ont vu son attraction gravitationnelle sur les objets – et vu comment il aide à plier la lumière.

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Les chercheurs espèrent que le Large Hadron Collider pourra aider. Le LHC a été construit en une décennie par l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire pour aider à répondre aux questions en suspens de la physique des particules. L’appareil se trouve à env. 328 pieds sous terre Dans un tunnel près de la frontière franco-suisse et de la ville de Genève. Sa circonférence s’étend sur environ 17 milles.

À l’intérieur du collisionneur, des aimants supraconducteurs se refroidissent à près de 456 degrés Fahrenheit – plus froids que l’espace – tandis que deux faisceaux de particules proches de la vitesse de la lumière entrent en collision. À l’aide de capteurs et d’écrans sophistiqués, les scientifiques analysent le matériau de ces collisions, qui reproduisent des conditions similaires au Big Bang. leur permet de se renseigner sur Les premiers instants de l’univers.

La machine a commencé à fonctionner en septembre 2008 mais a été arrêtée plusieurs fois pour des améliorations. Au cours des trois dernières années, les ingénieurs ont amélioré le collisionneur afin qu’il puisse détecter plus de données et fonctionner à des vitesses plus élevées. Désormais, l’accélérateur peut fonctionner à son niveau d’énergie le plus élevé jamais atteint, 13,6 billions d’électron-volts, permettant aux scientifiques de mener des expériences plus vastes et plus complexes qui pourraient donner de nouvelles informations sur la physique des particules.

« C’est une grosse augmentation » Il a dit Mike Lamont, directeur des accélérateurs et de la technologie du CERN. Ouvrir la voie à de nouvelles découvertes.

Le boson de Higgs et ce que cela signifie pour la technologie

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Dans l’univers primitif, les particules n’avaient pas de masse, de sorte que les scientifiques se demandent depuis longtemps comment les étoiles, les planètes et la vie supplémentaire se forment. En 1964, les physiciens François Englert, Peter Higgs et d’autres ont émis l’hypothèse qu’un champ de force donne une masse aux particules lorsqu’elles entrent en contact, mais ils ont été incapables de documenter l’existence de l’entité.

La découverte de la particule boson de Higgs, qui fait partie du champ de force putatif, a valu à Englert et Higgs A. Prix ​​Nobel de physique.

Cette particule a étonné les scientifiques et le grand public. Le CERN et le collisionneur figurent en bonne place dans le livre et l’adaptation cinématographique de Dan Brown.anges et démons. « 

Mais maintenant, les chercheurs veulent répondre à des questions plus délicates, en particulier celles qui entourent la matière noire.

Au cours de l’expérience de quatre ans du Large Hadron Collider, les scientifiques espèrent trouver des preuves de la présence de matière noire. Pendant qu’ils font fonctionner l’appareil, les protons tourneront presque à la vitesse de la lumière. L’espoir est que lorsqu’ils entrent en collision, selon les chercheurs, ils créent de nouvelles particules qui ont des propriétés similaires à la matière noire.

Ils espèrent également en savoir plus sur le comportement du boson de Higgs. Mardi, peu de temps après que le collisionneur ait commencé à collecter des données, des scientifiques du CERN annoncer Ils ont découvert trois nouvelles particules « étranges » qui pourraient fournir des indices sur la relation entre les particules subatomiques.

« Les collisions à haute énergie restent le microscope le plus puissant à notre disposition pour explorer la nature à la plus petite échelle et découvrir les lois fondamentales qui régissent l’univers », Il a dit Gian Giudice, chef du département de théorie au CERN.

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Au Large Hadron Collider, un aperçu de l’avenir de la science

La quête du CERN pour en savoir plus sur la matière noire et expliquer les origines de l’univers a poussé le CERN à attendre avec impatience les résultats de l’expérience, a déclaré Ruderman de l’Université de New York. La recherche le passionne beaucoup. « C’est pourquoi je me lève le matin », a-t-il déclaré.

Une fois que les données commenceront à sortir de l’expérience, Ruderman verra si elles produisent de nouvelles particules. Même si c’était le cas, il serait immédiatement difficile de dire s’il s’agissait de matière noire ou non.

Tout d’abord, ils devront évaluer si oui ou non la particule en question émet de la lumière. Si c’est le cas, cela réduit la possibilité qu’il s’agisse de matière noire. Deuxièmement, la particule devrait montrer des signes d’existence pendant une longue période et ne pas se désintégrer tout de suite, car la matière noire devrait en théorie pouvoir durer des milliards d’années. Ils espèrent également que la particule se comportera de manière similaire aux théories actuelles de la matière noire.

Cela pourrait prendre plus de quatre ans, a déclaré Rodman, pour faire cette découverte.

Si les scientifiques du CERN ne découvrent pas la matière noire au cours des quatre prochaines années, ils auront d’autres promotions en préparation. Les mises à niveau prendront probablement trois ans après l’arrêt actuel, laissant le quatrième cycle de collecte de données et d’essais commencer en 2029.

Comme prévu, l’expérience pourrait capturer 10 fois plus de données que les expériences précédentes, selon CERNSite Internet pour . Mais révéler les secrets de l’univers n’est pas facile.

« C’est difficile, et quelque chose qui peut prendre toute une vie d’exploration », a déclaré Ruderman.

Jacinthe Poulin

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