Les ingénieurs installent un aimant géant à l'intérieur du grand collisionneur de hadrons, un énorme accélérateur de particules. Fabrice Coffrini/AFP/Getty Images Cent mètres (ou environ 328 pieds) sous terre, sous la frontière franco-suisse, il y a une machine circulaire qui pourrait nous révéler les secrets de l'univers. Ou, selon certains, il pourrait à la place détruire toute vie sur Terre. D'une façon ou d'une autre, c'est la plus grande machine du monde et elle examinera les plus petites particules de l'univers. C'est le Grand collisionneur de hadrons (LHC) .
Le LHC fait partie d'un projet piloté par l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire, également connu sous le nom de CERN. Le LHC rejoint le complexe d'accélérateurs du CERN à l'extérieur de Genève, La Suisse. Une fois allumé, le LHC lancera des faisceaux de protons et d'ions à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Le LHC provoquera la collision des faisceaux, puis enregistrez le résultat événements causé par la collision. Les scientifiques espèrent que ces événements nous en diront plus sur la façon dont l'univers a commencé et de quoi il est fait.
Le LHC est l'accélérateur de particules le plus ambitieux et le plus puissant jamais construit. Des milliers de scientifiques de centaines de pays travaillent ensemble - et se font concurrence - pour faire de nouvelles découvertes. Six sites le long de la circonférence du LHC recueillent des données pour différentes expériences. Certaines de ces expériences se chevauchent, et les scientifiques essaieront d'être les premiers à découvrir de nouvelles informations importantes.
L'objectif du Grand collisionneur de hadrons est d'accroître nos connaissances sur l'univers. Alors que les découvertes que feront les scientifiques pourraient conduire à des applications pratiques sur la route, ce n'est pas la raison pour laquelle des centaines de scientifiques et d'ingénieurs ont construit le LHC. C'est une machine conçue pour approfondir notre compréhension. Considérant que le LHC coûte des milliards de dollars et nécessite la coopération de nombreux pays, l'absence d'application pratique peut surprendre.
Qu'espèrent les scientifiques en utilisant le LHC ? Continuez à lire pour le savoir.
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Construction du grand collisionneur de hadrons Fabrice Coffrini/AFP/Getty Images Pour tenter de comprendre notre univers, y compris son fonctionnement et sa structure réelle, les scientifiques ont proposé une théorie appelée modèle standard . Cette théorie essaie de définir et d'expliquer les particules fondamentales qui font de l'univers ce qu'il est. Il combine des éléments d'Einstein théorie de la relativité avec théorie des quanta . Il traite également de trois des quatre forces fondamentales de l'univers : force nucléaire puissante , force nucléaire faible et force électromagnétique . Il n'aborde pas les effets de la gravité , la quatrième force fondamentale.
Le modèle standard fait plusieurs prédictions sur l'univers, dont beaucoup semblent être vrais selon diverses expériences. Mais il y a d'autres aspects du modèle qui restent à prouver. L'une d'entre elles est une particule théorique appelée la Particule du boson de Higgs .
La particule du boson de Higgs peut répondre à des questions sur la masse. Pourquoi la matière a-t-elle une masse ? Les scientifiques ont identifié des particules qui n'ont pas de masse, tel que neutrinos . Pourquoi un type de particule aurait-il une masse et un autre en serait-il dépourvu ? Les scientifiques ont proposé de nombreuses idées pour expliquer l'existence de la masse. Le plus simple d'entre eux est le mécanisme de Higgs. Cette théorie dit qu'il peut y avoir une particule et une force médiatrice correspondante qui expliqueraient pourquoi certaines particules ont une masse. La particule théorique n'a jamais été observée et peut même ne pas exister. Certains scientifiques espèrent que les événements créés par le LHC permettront également de découvrir des preuves de l'existence de la particule du boson de Higgs. D'autres espèrent que les événements fourniront des indices de nouvelles informations que nous n'avons même pas encore prises en compte.
Une autre question que se posent les scientifiques sur la matière concerne les premières conditions de l'univers. Aux premiers instants de l'univers, matière et énergie étaient couplées. Juste après la séparation de la matière et de l'énergie, particules de matière et antimatière s'anéantissent les uns les autres. S'il y avait eu une quantité égale de matière et d'antimatière, les deux sortes de particules se seraient annulées. Mais heureusement pour nous, il y avait un peu plus de matière que d'antimatière dans l'univers. Les scientifiques espèrent pouvoir observer l'antimatière lors des événements du LHC. Cela pourrait nous aider à comprendre pourquoi il y avait une différence infime dans la quantité de matière par rapport à l'antimatière lorsque l'univers a commencé.
Matière noire pourrait également jouer un rôle important dans la recherche sur le LHC. Notre compréhension actuelle de l'univers suggère que la matière que nous pouvons observer ne représente qu'environ 4 % de toute la matière qui doit exister. Quand on regarde le mouvement des galaxies et autres corps célestes, nous voyons que leurs mouvements suggèrent qu'il y a beaucoup plus de matière dans l'univers que nous ne pouvons en détecter. Les scientifiques ont nommé ce matériau indétectable matière noire. Ensemble, la matière observable et la matière noire pourraient représenter environ 25 pour cent de l'univers. Les trois quarts restants viendraient d'une force appelée énergie noire , une énergie hypothétique qui contribue à l'expansion de l'univers. Les scientifiques espèrent que leurs expériences fourniront soit des preuves supplémentaires de l'existence de la matière noire et de l'énergie noire, soit des preuves qui pourraient étayer une théorie alternative.
Ce n'est que la pointe de l'iceberg de la physique des particules, bien que. Il y a des choses encore plus exotiques et contre-intuitives que le LHC pourrait révéler. Comme quoi? Découvrez-le dans la section suivante.
Big Bang à petite échelleEn brisant les protons ensemble assez fort et assez rapidement, le LHC fera éclater les protons en plus petits sous-particules atomiques . Ces minuscules sous-particules sont très instables et n'existent que pendant une fraction de seconde avant de se désintégrer ou de se recombiner avec d'autres sous-particules. Mais selon la théorie du Big Bang, toute la matière dans l'univers primitif était constituée de ces minuscules sous-particules. Alors que l'univers s'étendait et se refroidissait, ces particules se sont combinées pour former des particules plus grosses comme les protons et les neutrons.
Ce bâtiment abrite le centre de recherche à 100 mètres au-dessus du détecteur Compact Muon Solenoid (CMS). Johannes Simon/Getty Images Si particules théoriques, l'antimatière et l'énergie noire ne sont pas assez inhabituelles, certains scientifiques pensent que le LHC pourrait découvrir des preuves d'autres dimensions. Nous sommes habitués à vivre dans un monde à quatre dimensions -- trois dimensions spatiales et temporelles. Mais certains physiciens théorisent qu'il peut y avoir d'autres dimensions que nous ne pouvons pas percevoir. Certaines théories n'ont de sens que s'il y a plusieurs autres dimensions dans l'univers. Par exemple, une version de théorie des cordes nécessite l'existence de pas moins de 11 dimensions.
Les théoriciens des cordes espèrent que le LHC fournira des preuves pour étayer leur proposition de modèle de l'univers. La théorie des cordes affirme que le bloc de construction fondamental de l'univers n'est pas une particule, mais une chaîne. Les chaînes peuvent être ouvertes ou fermées. Ils peuvent aussi vibrer, similaire à la façon dont les cordes d'une guitare vibrent lorsqu'elles sont pincées. Différentes vibrations font que les cordes semblent être des choses différentes. Une corde vibrant dans un sens apparaîtrait comme un électron. Une corde différente vibrant d'une autre manière serait un neutrino.
Certains scientifiques ont critiqué la théorie des cordes, disant qu'il n'y a aucune preuve pour soutenir la théorie elle-même. La théorie des cordes intègre la gravité dans le modèle standard - quelque chose que les scientifiques ne peuvent pas faire sans une théorie supplémentaire. Il réconcilie la théorie de la relativité générale d'Einstein avec la Théorie quantique des champs . Mais il n'y a toujours aucune preuve que ces chaînes existent. Ils sont beaucoup trop petits pour être observés et il n'y a actuellement aucun moyen de les tester. Cela a conduit certains scientifiques à rejeter la théorie des cordes comme étant davantage une philosophie qu'une science.
Les théoriciens des cordes espèrent que le LHC fera changer d'avis les critiques. Ils recherchent des signes de supersymétrie . Selon le modèle standard, chaque particule a une antiparticule. Par exemple, l'antiparticule pour un électron (une particule avec une charge négative) est une positron . La supersymétrie propose que les particules ont aussi superpartenaires , qui à leur tour ont leurs propres homologues. Cela signifie que chaque particule a trois contre-particules. Bien que nous n'ayons vu aucune indication de ces superpartenaires dans la nature, les théoriciens espèrent que le LHC prouvera qu'ils existent réellement. Potentiellement, les superparticules pourraient expliquer la matière noire ou aider à intégrer la gravité dans le modèle standard global.
Quelle est la taille du LHC ? Quelle puissance va-t-il utiliser ? Combien a coûté la construction ? Découvrez-le dans la section suivante.
Tout ce que tu sais est fauxDe nombreux scientifiques travaillant avec le projet LHC admettent volontiers qu'ils ne sont pas sûrs de ce qui se passera lorsque la machine commencera à fonctionner. C'est parce qu'il n'y a jamais eu d'accélérateur de particules aussi puissant que le LHC. Le mieux qu'un scientifique puisse faire est de fournir une supposition éclairée. Plusieurs scientifiques affirment également qu'ils seraient heureux si les preuves générées par le LHC contredisent leurs attentes, car cela signifierait qu'il y aurait encore plus à apprendre.
Le noyau magnétique du grand collisionneur de hadrons Fabrice Coffrini/AFP/Getty Images Le Large Hadron Collider est une machine massive et puissante. Il se compose de huit secteurs . Chaque secteur est un arc délimité à chaque extrémité par une section appelée un insertion . La circonférence du LHC mesure 27 kilomètres (16,8 miles) environ. Les tubes de l'accélérateur et les chambres de collision sont à 100 mètres (328 pieds) sous terre. Les scientifiques et les ingénieurs peuvent accéder au tunnel de service dans lequel se trouvent les machines en descendant dans des ascenseurs et des escaliers situés à plusieurs endroits le long de la circonférence du LHC. Le CERN construit des structures au-dessus du sol où les scientifiques peuvent collecter et analyser les données générées par le LHC.
Le LHC utilise des aimants pour orienter les faisceaux de protons lorsqu'ils se déplacent à 99,99 % de la vitesse de la lumière. Les aimants sont très gros, beaucoup pesant plusieurs tonnes. Il y en a environ 9, 600 aimants dans le LHC. Les aimants sont refroidis à un froid de 1,9 degrés Kelvin (-271,25 Celsius ou -456,25 Fahrenheit). C'est plus froid que le vide de l'espace.
En parlant d'aspirateurs, les faisceaux de protons à l'intérieur du LHC voyagent à travers des tuyaux dans ce que le CERN appelle un « vide ultra poussé ». La raison de la création d'un tel vide est d'éviter d'introduire des particules avec lesquelles les protons pourraient entrer en collision avant qu'ils n'atteignent les points de collision appropriés. Même une seule molécule de gaz pourrait faire échouer une expérience.
Il y a six zones le long de la circonférence du LHC où les ingénieurs pourront réaliser des expériences. Pensez à chaque zone comme s'il s'agissait d'un microscope avec un appareil photo numérique. Certains de ces microscopes sont énormes - l'expérience ATLAS est un appareil de 45 mètres de long, 25 mètres (82 pieds) de hauteur et pèse 7 000 tonnes (5, 443 tonnes) [source :ATLAS].
Un aperçu des expériences du Grand collisionneur de hadrons Image reproduite avec l'aimable autorisation du CERN Le LHC et les expériences qui y sont connectées contiennent environ 150 millions de capteurs. Ces capteurs recueilleront des données et les enverront à divers systèmes informatiques. Selon le CERN, la quantité de données collectées lors des expériences sera d'environ 700 mégaoctets par seconde (Mo/s). Sur une base annuelle, cela signifie que le LHC collectera environ 15 pétaoctets de données. Un pétaoctet équivaut à un million de gigaoctets. Autant de données pourraient remplir 100, 000 DVD [source :CERN].
Il faut beaucoup d'énergie pour faire fonctionner le LHC. Le CERN estime que la consommation électrique annuelle du collisionneur sera d'environ 800, 000 mégawattheures (MWh). Cela aurait pu être beaucoup plus élevé, mais l'installation ne fonctionnera pas pendant les mois d'hiver. Selon le CERN, le prix de toute cette énergie sera de 19 millions d'euros. C'est près de 30 millions de dollars par an de factures d'électricité pour une installation dont la construction a coûté plus de 6 milliards de dollars [source :CERN] !
Que se passe-t-il exactement lors d'une expérience ? Continuez à lire pour le savoir.
Quoi de plus cool que d'être cool ?Pourquoi refroidir les aimants juste au-dessus de la température du zéro absolu ? A cette température, les électro-aimants peuvent fonctionner sans aucune résistance électrique. Le LHC en utilise 10, 800 tonnes (9, 798 tonnes métriques) d'azote liquide pour refroidir les aimants à 80 degrés Kelvin (-193,2 Celsius ou -315,67 Fahrenheit). Ensuite, il utilise environ 60 tonnes (54 tonnes métriques) d'hélium liquide pour les refroidir jusqu'au bout [source :CERN].
Une maquette du Grand collisionneur de hadrons dans le centre d'accueil du CERN à Genève. Johannes Simon/Getty Images Le principe du LHC est assez simple. D'abord, vous tirez deux faisceaux de particules le long de deux chemins, l'un dans le sens des aiguilles d'une montre et l'autre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Vous accélérez les deux faisceaux à près de la vitesse de la lumière. Puis, vous dirigez les deux faisceaux l'un vers l'autre et regardez ce qui se passe.
L'équipement nécessaire pour atteindre cet objectif est beaucoup plus complexe. Le LHC n'est qu'une partie de l'installation globale de l'accélérateur de particules du CERN. Avant tout proton ou ions entrer dans le LHC, ils sont déjà passés par une série d'étapes.
Jetons un coup d'œil à la vie d'un proton au cours du processus LHC. D'abord, les scientifiques doivent retirer les électrons des atomes d'hydrogène pour produire des protons. Puis, les protons entrent dans le LINAC2 , une machine qui tire des faisceaux de protons dans un accélérateur appelé le Booster PS . Ces machines utilisent des dispositifs appelés cavités radiofréquence pour accélérer les protons. Les cavités contiennent un champ électrique radiofréquence qui pousse les faisceaux de protons à des vitesses plus élevées. Des aimants géants produisent les champs magnétiques nécessaires pour maintenir les faisceaux de protons sur la bonne voie. En termes de voiture, Considérez les cavités radiofréquence comme un accélérateur et les aimants comme un volant
Une fois qu'un faisceau de protons atteint le bon niveau d'énergie, le PS Booster l'injecte dans un autre accélérateur appelé le Super Synchotron à Protons (SPS) . Les faisceaux continuent de prendre de la vitesse. A présent, les poutres se sont divisées en grappes . Chaque bouquet contient 1,1 x 10 11 protons, et il y en a 2, 808 paquets par faisceau [source :CERN]. Le SPS injecte des faisceaux dans le LHC, avec un faisceau se déplaçant dans le sens des aiguilles d'une montre et l'autre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
A l'intérieur du LHC, les faisceaux continuent d'accélérer. Cela prend environ 20 minutes. À toute allure, les poutres font 11, 245 voyages autour du LHC par seconde. Les deux faisceaux convergent sur l'un des six sites de détection positionnés le long du LHC. A ce poste, il y aura 600 millions de collisions par seconde [source :CERN].
Lorsque deux protons entrent en collision, ils se séparent en particules encore plus petites. Cela inclut les particules subatomiques appelées quarks et une force d'atténuation appelée gluon . Les quarks sont très instables et se désintègrent en une fraction de seconde. Les détecteurs collectent des informations en suivant la trajectoire des particules subatomiques. Ensuite, les détecteurs envoient des données à une grille de systèmes informatiques.
Tous les protons n'entreront pas en collision avec un autre proton. Même avec une machine aussi avancée que le LHC, il est impossible de diriger des faisceaux de particules aussi petites que des protons afin que chaque particule entre en collision avec une autre. Les protons qui n'entrent pas en collision continueront dans le faisceau jusqu'à une section de décharge de faisceau. Là, une section en graphite absorbera le faisceau. Les sections de décharge de faisceaux sont capables d'absorber les faisceaux en cas de problème à l'intérieur du LHC. Pour en savoir plus sur la mécanique des accélérateurs de particules, Jetez un œil à Comment fonctionnent les Atom Smashers.
Le LHC a six détecteurs positionnés le long de sa circonférence. A quoi servent ces détecteurs et comment fonctionnent-ils ? Découvrez-le dans la section suivante.
Plus de particulesLes événements à l'intérieur du LHC produiront également des photons (les particules de lumière), les positons (antiparticules aux électrons) et les muons (particules chargées négativement qui sont plus lourdes que les électrons).
Peter Higgs, l'homme qui a donné son nom à la particule du boson de Higgs, visite le LHC. Alan Walker/AFP/Getty Images Les six zones le long de la circonférence du LHC qui recueilleront des données et mèneront des expériences sont simplement appelées détecteurs. Certains d'entre eux rechercheront le même type d'informations, mais pas de la même manière. Il existe quatre principaux sites de détection et deux plus petits.
Le détecteur dit Un appareil LHC toroïdal (ATLAS) est le plus grand du groupe. Il mesure 46 mètres (150,9 pieds) de long sur 25 mètres (82 pieds) de haut et 25 mètres de large. À sa base se trouve un dispositif appelé le tracker interne. Le tracker interne détecte et analyse la quantité de mouvement des particules traversant le détecteur ATLAS. Autour du tracker interne se trouve un calorimètre . Les calorimètres mesurent l'énergie des particules en les absorbant. Les scientifiques peuvent examiner le chemin parcouru par les particules et extrapoler des informations à leur sujet.
Le détecteur ATLAS dispose également d'un spectromètre à muons . Les muons sont des particules chargées négativement 200 fois plus lourdes que les électrons. Les muons peuvent traverser un calorimètre sans s'arrêter - c'est le seul type de particule qui peut le faire. Le spectromètre mesure la quantité de mouvement de chaque muon avec des capteurs de particules chargées. Ces capteurs peuvent détecter les fluctuations du champ magnétique du détecteur ATLAS.
Les Solénoïde compact à muons (CMS) est un autre grand détecteur. Comme le détecteur ATLAS, le CMS est un détecteur polyvalent qui détectera et mesurera les sous-particules libérées lors des collisions. Le détecteur est à l'intérieur d'un aimant solénoïde géant qui peut créer un champ magnétique de près de 100, 000 fois plus fort que le champ magnétique terrestre [source :CMS].
Puis il y a ALICE, Qui veut dire Une grande expérience de collisionneur d'ions . Les ingénieurs ont conçu ALICE pour étudier les collisions entre les ions de fer. En entrant en collision des ions fer à haute énergie, les scientifiques espèrent recréer des conditions similaires à celles juste après le big bang. Ils s'attendent à voir les ions se séparer en un mélange de quarks et de gluons. Un composant principal d'ALICE est la chambre à projection temporelle (TPC), qui examinera et reconstruira les trajectoires des particules. Comme les détecteurs ATLAS et CMS, ALICE dispose également d'un spectromètre à muons.
Vient ensuite le Grand collisionneur de hadrons beauté site du détecteur (LHCb). Le but du LHCb est de rechercher des preuves d'antimatière. Il le fait en recherchant une particule appelée le quark de beauté . Une série de sous-détecteurs entourant le point de collision s'étend sur 20 mètres (65,6 pieds) de longueur. Les détecteurs peuvent se déplacer en minuscules, des moyens précis d'attraper les particules de quark beauté, qui sont très instables et se dégradent rapidement.
Les TOTal Section transversale élastique et diffractive Mesure (TOTEM) est l'un des deux plus petits détecteurs du LHC. Il mesurera la taille des protons et le LHC luminosité . En physique des particules, la luminosité fait référence à la précision avec laquelle un accélérateur de particules produit des collisions.
Finalement, il y a le Grand collisionneur de hadrons effronté site du détecteur (LHCf). Cette expérience simule des rayons cosmiques dans un environnement contrôlé. L'objectif de l'expérience est d'aider les scientifiques à trouver des moyens de concevoir des expériences à grande échelle pour étudier les collisions de rayons cosmiques se produisant naturellement.
Chaque site de détection dispose d'une équipe de chercheurs allant de quelques dizaines à plus d'un millier de scientifiques. Dans certains cas, ces scientifiques rechercheront les mêmes informations. Pour eux, c'est une course pour faire la prochaine découverte révolutionnaire en physique.
Comment les scientifiques traiteront-ils toutes les données que ces détecteurs recueilleront ? Plus à ce sujet dans la section suivante.
Oups!Les scientifiques espéraient mettre le LHC en service en 2007, mais une panne majeure d'aimant a ralenti les choses. Un énorme aimant construit par Fermilab a subi une défaillance critique lors d'un test de résistance. Les ingénieurs ont déterminé que la défaillance résultait d'un défaut de conception qui ne tenait pas compte des énormes contraintes asynchrones que les aimants pouvaient endurer. Heureusement pour les chercheurs, les ingénieurs ont corrigé la faille assez rapidement. Mais un autre sous la forme d'une fuite d'hélium est apparu. Désormais, le LHC devrait être opérationnel en 2009 [source :Professional Engineering].
Angela Merkel, Chancelier d'Allemagne, visite le LHC avec un groupe d'ingénieurs. Jean-Pierre Clatot/AFP/Getty Images Avec 15 pétaoctets de données (c'est 15, 000, 000 gigaoctets) récoltés chaque année par les détecteurs du LHC, les scientifiques ont une tâche énorme devant eux. Comment traitez-vous autant d'informations ? Comment savez-vous que vous regardez quelque chose d'important dans un si grand ensemble de données ? Même en utilisant un superordinateur, traiter autant d'informations peut prendre des milliers d'heures. Pendant ce temps, le LHC continuerait à accumuler encore plus de données.
La solution du CERN à ce problème est la Grille de calcul LHC . La grille est un réseau d'ordinateurs, chacun d'eux peut analyser un bloc de données par lui-même. Une fois qu'un ordinateur a terminé son analyse, il peut envoyer les résultats à un ordinateur centralisé et accepter un nouveau bloc de données. Tant que les scientifiques peuvent diviser les données en morceaux, le système fonctionne bien. Dans l'industrie informatique, cette approche est appelée calcul en grille .
Les scientifiques du CERN ont décidé de se concentrer sur l'utilisation d'équipements relativement peu coûteux pour effectuer leurs calculs. Au lieu d'acheter des serveurs de données et des processeurs de pointe, Le CERN se concentre sur le matériel standard qui peut bien fonctionner dans un réseau. Leur approche est très similaire à la stratégie employée par Google. Il est plus rentable d'acheter beaucoup de matériel moyen que quelques pièces d'équipement avancées.
En utilisant un type spécial de logiciel appelé intergiciel , le réseau d'ordinateurs pourra stocker et analyser les données de chaque expérience menée au LHC. La structure du système est organisée en niveaux :
Tout site de niveau 2 peut accéder à n'importe quel site de niveau 1. La raison en est de permettre aux instituts de recherche et aux universités de se concentrer sur des informations et des recherches spécifiques.
L'un des défis d'un si grand réseau est la sécurité des données. Le CERN a déterminé que le réseau ne pouvait pas s'appuyer sur des pare-feu en raison de la quantité de trafic de données sur le système. Au lieu, le système repose sur identification et autorisation procédures visant à empêcher l'accès non autorisé aux données du LHC.
Certaines personnes disent que se soucier de la sécurité des données est un point discutable. C'est parce qu'ils pensent que le LHC finira par détruire le monde entier.
Est-ce vraiment possible ? Découvrez-le dans la section suivante.
Des ingénieurs du CERN abaissent un grand aimant dipolaire dans le tunnel du LHC. CERN/AFP/Getty Images Le LHC permettra aux scientifiques d'observer des collisions de particules à un niveau d'énergie bien supérieur à toute expérience précédente. Certaines personnes craignent que des réactions aussi puissantes ne causent de graves problèmes à la Terre. En réalité, quelques personnes sont tellement inquiètes qu'elles ont déposé une plainte contre le CERN pour tenter de retarder l'activation du LHC. En mars 2008, L'ancien responsable de la sécurité nucléaire Walter Wagner et Luis Sancho ont mené une action en justice déposée devant le tribunal de district américain d'Hawaï. Ils prétendent que le LHC pourrait potentiellement détruire le monde [source :MSNBC].
Quelle est la base de leurs préoccupations? Le LHC pourrait-il créer quelque chose qui pourrait mettre fin à toute vie telle que nous la connaissons ? Que peut-il se passer exactement ?
Une crainte est que le LHC puisse produire des trous noirs. Les trous noirs sont des régions dans lesquelles la matière s'effondre en un point de densité infinie. Les scientifiques du CERN admettent que le LHC pourrait produire des trous noirs, mais ils disent aussi que ces trous noirs seraient à l'échelle subatomique et s'effondreraient presque instantanément. En revanche, l'étude des astronomes sur les trous noirs résulte de l'effondrement d'une étoile entière sur elle-même. Il y a une grande différence entre la masse d'une étoile et celle d'un proton.
Une autre préoccupation est que le LHC produira un matériau exotique (et jusqu'à présent hypothétique) appelé étranges . Un trait possible des Strangelets est particulièrement inquiétant. Les cosmologistes théorisent que les étranges pourraient posséder un puissant champ gravitationnel qui pourrait leur permettre de convertir la planète entière en une carcasse sans vie.
Les scientifiques du LHC rejettent cette préoccupation en utilisant de multiples contrepoints. D'abord, ils soulignent que les Strangelets sont hypothétiques. Personne n'a observé une telle matière dans l'univers. Seconde, ils disent que le champ électromagnétique autour d'un tel matériau repousserait la matière normale plutôt que de la changer en quelque chose d'autre. Troisième, ils disent que même si une telle matière existe, il serait très instable et se désintégrerait presque instantanément. Quatrième, les scientifiques disent que les rayons cosmiques de haute énergie devraient produire naturellement un tel matériau. Puisque la Terre est toujours là, ils théorisent que les Strangelets ne sont pas un problème.
Une autre particule théorique que le LHC pourrait générer est une monopôle magnétique . Théorisé par P.A.M. Dirac, un monopôle est une particule qui détient une seule charge magnétique (nord ou sud) au lieu de deux. La préoccupation citée par Wagner et Sancho est que de telles particules pourraient séparer la matière avec leurs charges magnétiques déséquilibrées. Les scientifiques du CERN ne sont pas d'accord, dire que si les monopoles existent, il n'y a aucune raison de craindre que de telles particules provoquent une telle destruction. En réalité, au moins une équipe de chercheurs recherche activement des preuves de monopôles dans l'espoir que le LHC en produise.
D'autres préoccupations concernant le LHC incluent les craintes de rayonnement et le fait qu'il produira les collisions de particules les plus énergétiques sur Terre. Le CERN déclare que le LHC est extrêmement sûr, avec un blindage épais qui comprend 100 mètres (328 pieds) de terre au-dessus. En outre, le personnel n'est pas autorisé sous terre pendant les expériences. Quant à la préoccupation concernant les collisions, les scientifiques soulignent que les collisions de rayons cosmiques de haute énergie se produisent tout le temps dans la nature. Les rayons entrent en collision avec le soleil, lune et autres planètes, qui sont toujours là sans aucun signe de mal. Avec le LHC, ces collisions se produiront dans un environnement contrôlé. Autrement, il n'y a vraiment aucune différence.
Le LHC parviendra-t-il à approfondir nos connaissances sur l'univers ? Les données collectées soulèveront-elles plus de questions qu'elles n'apportent de réponses ? Si les expériences passées sont une indication, c'est probablement un pari sûr de supposer que la réponse à ces deux questions est oui.
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