Imprimer l'article
Le LHC ou l’artillerie lourde
Lorsque les particules interagissent et se désintègrent elles créent de nouvelles particules. Les particules résultant de ces désintégrations peuvent être vues comme la signature du processus qui vient d’avoir lieu. Mais avant de les interpréter, nous devons les détecter. Ces particules sont tellement petites que nous ne pouvons les observer à l’œil nu. Il faut donc des détecteurs de particules qui lors de chaque collision produite par le LHC observent ce qui se passe.
Comment observer quelque chose de si petit ?
Levez les yeux au ciel et cherchez un avion. Que voyez-vous ? Ce dernier laisse derrière lui de minces filets de nuages qui sont facilement visibles. Même si l’avion est parfois trop haut que pour être directement observé, les trainées qu’il laisse dans son sillage sont toujours visibles.
Pour les particules le même procédé est utilisé. Nous n’observons non pas la particule, mais ce qu’elle laisse derrière elle lorsqu’elle passe dans le détecteur.
Le détecteur
Un des détecteurs présents au LHC est CMS pour Compact Muon Solenoid. Tout comme le LHC, CMS est une machine énorme requérant une ingéniosité hors normes. CMS est un détecteur cylindrique de plus de 15 mètres de diamètre 28 mètres de long et pesant 14 000 tonnes. Il s’agit en réalité non pas d’un détecteur mais d’une multitude de sous-détecteurs ayant chacun leurs points forts et facilitant la détection de tels ou tels types de particules.
De manière générale, chaque détecteur est composé de deux parties : une partie sensible dans laquelle la particule laissera une trace de son passage et une partie électronique qui permettra de transformer ce petit signal en une série d’informations sous forme de signaux électroniques. Une fois que toutes les données ont été récupérées, nous pouvons avoir une vue d’ensemble de ce qui s’est produit lors de la collision.
Le détecteur CMS CERN
Donc si par exemple un boson de Brout-Englert-Higgs a été créé, le détecteur verra deux photons ?
Oui en effet, mais il verra également beaucoup plus. La figure ci contre montre un événement avec deux photons qui sont les larges traits verts, mais nous observons également une multitude d’autres lignes jaunes, chacune représentant une particule ! Par collision, il y a donc des milliers de particules créées et détectées ce qui rend plus difficile la tâche des physiciens. Le signal laissé par un éventuel boson de Brout-Englert-Higgs est noyé au milieu d’une multitude d’autres signaux. Il faut donc dégrossir tout cela. C’est difficile, mais c’est faisable.
Evènement détecté par CMS. Les deux photons produits par le boson de Brout-Englert-Higgs sont représentés par les larges traits verts. CERN
Nous avons donc un moyen de créer le boson, le LHC, et de le détecter, avec CMS. Il ne reste plus qu’à le trouver dans la masse d’informations produites et de voir s’il s’agit bien de lui ou simplement d’un « bruit de fond ».
Notons qu’il y a d’autres détecteurs de particules qui utilisent les collisions produites par le LHC : ATLAS, LHCb et ALICE. Nous n’avons ici parlé que de CMS car l’ULB est impliquée dans sa construction et est toujours impliquée dans son développement futur ainsi que dans l’analyse des données collectées. Afin d’en savoir plus sur le rôle de l’ULB dans la découverte du boson de Brout-Englert-Higgs, vous pouvez consulter la page de l’Institut Interuniversitaire des Hautes Energies (IIHE) qui est le service de physique expérimentale des particules commun à l’ULB et la VUB : http://iihe.ac.be.
