Mercredi 27 Mars, une quarantaine d’élèves de spécialité physique-chimie du lycée se sont rendus au CERN. Au programme, présentation du CERN, puis visite de deux  sites : LINAC 1(1^er accélérateur de particules) et AD (décélérateur d’antiprotons).

Nous remercions vivement notre guide et les 3 intervenants pour leurs explications.

1) Accélérer des particules … pour découvrir de nouvelles particules et étudier la matière noire (du LINAC1 : le 1^ère accélérateur du CERN  au FCC : Futur collisionneur circulaire , de 91 km de circonférence) :

Un accélérateur propulse des particules chargées, comme des protons ou des électrons, à des vitesses très élevées, proches de celle de la lumière.

A cette vitesse, les virages sont plutôt serrés pour ces particules lorsqu’elles parcourent la boucle de 27 kilomètres de circonférence ! Il faut donc s’assurer à chaque instant que le faisceau de particules reste sur sa trajectoire, à l’aide de champs magnétiques très intenses.

Les particules  sont ensuite projetées sur une cible ou contre d’autres particules, circulant en sens inverse. Lorsque les particules sont suffisamment énergétiques, il se produit un phénomène qui défie le sens commun : l’énergie de la collision se transforme en matière, selon la célèbre équation d’Einstein : E = mc².

Parmi les particules produites, les plus massives existaient dans l’Univers primordial et il est alors possible de les étudier et de progresser dans notre compréhension de la formation de l’Univers.

Actuellement,  la matière que nous connaissons et qui constitue toutes les étoiles et les galaxies ne représente que 5 % du contenu de l'Univers. Le reste, c’est  27% de matière noire et 68% d’énergie noire.

A chaque collision, on explore de nouveaux territoires… et on découvre de nouvelles particules !

Dans le LHC, 1 milliard de collisions se produisent chaque seconde dans chacun des quatre détecteurs ! La quantité de données à traiter et à stocker est énorme !

En augmentant l’énergie des collisions avec le projet de construction  du FCC, les scientifiques du CERN espèrent en apprendre plus sur la matière noire.

2) Ralentir les particules pour créer, puis étudier l’antimatière (décélérateur d’antiprotons AD):

A chaque particule de matière correspond une antiparticule, tout à fait semblable, mais de charge opposée. Exemple : l’antiparticule de l’électron est le positon.

Si une particule rencontre son antiparticule, alors les deux disparaissent pour donner de l’énergie.

Exemple : si 100g de matière rencontre 100g d’anti-matière, alors l’énergie générée pourrait         détruire le bassin genevois.

Comment produire de l’antimatière ?

- production d’anti-protons 

Le Décélérateur d’antiprotons (AD), machine unique en son genre, produit des antiprotons de basse énergie pour étudier l’antimatière et « fabriquer » des atomes d’antimatière. Le Décélérateur produit des faisceaux d’antiprotons et les envoie vers  différentes expériences (ALPHA, ASACUSA, ATRAP et BASE).

- production d’anti-électrons (les positons grâce à une source de sodium 22) ;

- ralentissement d’un anti-proton et d’un positon afin de les réunir et de créer un atome d’anti-hydrogène

ASACUSA vise à étudier les différences fondamentales entre matière et antimatière, par exemple est-ce qu’un atome d’hydrogène tombe de la même façon qu’un atome d’anti-hydrogène.