Grand collisionneur de hadrons

Comment cela fonctionne-t-il ?

Le LHC ionise les atomes d'hydrogène pour obtenir leurs protons. Un atome d'hydrogène est constitué d'un seul proton et d'un seul électron. Lorsqu'ils ionisent les atomes, ils enlèvent l'électron pour lui donner une charge positive nette. Les protons d'hydrogène sont ensuite dirigés à travers le cercle par des électroaimants. Pour que les aimants soient suffisamment puissants, il doit faire très froid. L'intérieur du tunnel est refroidi par de l'hélium liquide. Ils maintiennent la température juste au-dessus du zéro absolu. Les protons se heurtent les uns les autres à une vitesse proche de celle de la lumière et se convertissent en énergie en utilisant E=mc2. Ils s'inversent ensuite et créent une masse. Sur le lieu de la collision, il y a quatre couches de détecteurs. L'explosion traverse chaque couche et chaque détecteur enregistre une étape différente de la réaction.

Lorsque les particules se percutent, leur énergie est convertie en de nombreuses particules différentes, et des détecteurs sensibles gardent la trace des morceaux qui sont créés. En examinant attentivement les données des détecteurs, les scientifiques peuvent étudier de quoi sont faites les particules et comment elles interagissent. C'est la seule façon de détecter certaines particules, car il faut une très grande énergie pour les créer. Les collisions de particules du LHC ont l'énergie nécessaire.

Le LHC se compose de trois parties principales. Il y a l'accélérateur de particules, les quatre détecteurs et la grille. L'accélérateur crée la collision, mais les résultats ne peuvent pas être observés directement. Les détecteurs les transforment en données utilisables et les envoient à la Grille. La grille est un réseau informatique que les chercheurs utilisent pour interpréter les données. Il y a 170 sites dans 36 pays différents qui sont équipés d'ordinateurs de bureau ordinaires. Tous ces ordinateurs sont connectés et, ensemble, ils agissent comme un super-ordinateur. La Grille du LHC est considérée comme le plus puissant supercalculateur jamais construit. Les ordinateurs partagent la puissance de traitement et l'espace de stockage des données.

La grille est très puissante, mais elle ne peut absorber qu'environ un pour cent des données qu'elle reçoit des détecteurs. Ses limites ont motivé les tentatives de création d'ordinateurs quantiques, qui pourraient utiliser ce que le LHC nous a appris sur la mécanique quantique pour fabriquer des ordinateurs plus rapides.

Les scientifiques ont utilisé le LHC pour trouver le boson de Higgs, une particule dont l'existence est prédite par le modèle standard.

Certains pensaient que le LHC pourrait créer un trou noir, ce qui serait très dangereux. Il y a deux raisons de ne pas s'inquiéter. La première est que le LHC n'a rien fait que les rayons cosmiques qui frappent la Terre chaque jour ne font pas, et ces rayons ne créent pas de trous noirs. La deuxième raison est que même si le LHC avait créé des trous noirs, ils seraient très petits. Plus un trou noir est petit, plus sa durée de vie est courte. Les trous noirs minuscules s'évaporeraient avant de pouvoir blesser les gens.

Le LHC a été utilisé pour la première fois le 10 septembre 2008, mais il n'a pas fonctionné parce qu'un système de refroidissement s'est rompu. Les aimants qui aident à déplacer les particules chargées doivent être froids. La panne a provoqué l'effondrement d'une partie de l'installation. Le laboratoire a été fermé pour l'hiver et le collisionneur n'a pas été utilisé de nouveau avant novembre 2009. Pendant qu'il était en réparation, les scientifiques ont utilisé le Tevatron pour rechercher le boson de Higgs. Lorsque le LHC a été redémarré en novembre 2009, il a établi un nouveau record de vitesse en accélérant les protons à 1,18 TeV (téraélectronvolt, ou trillion d'électronvolt). Le 30 mars 2010, le LHC a créé une collision à 3,5 TeV.