Mai 2023, Visite du CERN à Genève
Le CERN ( Centre d’étude et de recherche nucléaire ) est un site mondialement reconnu, il abrite un accélérateur de particules, le LHC ( Large Hadron Collider ) de très grande taille ( 27 km de circonférence à 100 mètres sous terre ) qui permet de déclencher des collisions de protons.
Par le dégagement d’énergie ainsi généré, les collisions génèrent une sorte de minuscule échantillon éphémère de l’univers qui a existé une fraction de seconde peu après le Big-Bang.
Lorsque les moyens d’observations astronomiques butent à l’horizon cosmologique de 300000 ans après le Big-Bang, les physiciens poursuivent des expériences sur accélérateur de particules pour reconstituer les conditions qui se rapprochent du tout début de l’univers ( lorsque la densité et la température tendent vers l’infini ). Par ce biais, de nouvelles particules et scénarios de comportement de la matière sont étudiées.
Il est conseillé pour bien comprendre ce qu’il se passe au CERN de s’initier aux bases de la physique et de l’électromagnétisme avant de venir ! Un nouveau centre d'expositions sera ouvert au public pour 2024, il est censé être plus accessible pour le jeune public.
Exposition : L'univers des particules
A l’extérieur du site, le Globe de la Science et de l’innovation est une structure en bois emblème du CERN , il y a une salle de conférence et une exposition ‘’ l’univers des particules ‘’ qui permet au visiteur de s'instruire sur un univers d’une dimension totalement différente que celle que nous connaissons dans la vie quotidienne.
Nous avons eu un coup de cœur , pour une œuvre située à proximité du Globe : il s’agit d’un grand ruban métallique qui serpente du sol jusque vers le ciel ; sur une face est inscrit des lignes de découvertes scientifiques et sur l’autre est gravé des croquis avec des formules liés à la science qui a progressé de l’antiquité jusqu’à la Découverte au CERN du Boson de Higgs en 2012.
Je profite d’une vue rapprochée de cette œuvre nommée : Wanderning the immeasurable ou Pérégrinations à l’infini de l’artiste Gayle Hermick en 2014 ; pour résumer le Modèle Standard qui est le projet principal de la recherche du CERN.
La matière est constituée de différentes briques qui s’appellent des atomes et qui sont observables à l’aide d’un microscope électronique.
Les atomes se sont construits durant les différentes phases de l’histoire de l’univers avec une contribution majeure des étoiles de toutes sortes. Les atomes sont énumérés dans le Tableau périodique des éléments de Mendeleïev, ordonnés par un numéro atomique croissant.
Le premier élément est l’atome d’hydrogène qui est composé d’un noyau ( un neutron et un proton de charge électrique + ) et d’un électron de charge électrique – gravitant autour.
Le chiffre associé à la lettre désignant l'atome n'est pas le numéro atomique mais la masse atomique ( le CERN est très lié à l'explication des masses des particules ! )
Viennent ensuite d’autres atomes avec plusieurs protons/neutrons et des électrons distribués sur différentes couches (orbites).
Les scientifiques ont commencé à étudier un système atomique comme un système planétaire microscopique à l’aide de la mécanique classique. Aucune comparaison sérieuse n’est possible, ce fut un échec dans la description de ce monde de ‘’l’infiniment petit ‘’ et c’est ce qui a conduit à l’émergence de la mécanique quantique, une nouvelle physique … totalement déroutante !
Le Cern va au-delà de la dimension de l’atome et s’intéresse aux particules élémentaires ( constituées d’aucune autres particules encore plus petites ) et de leurs environnements pour expliquer les 4 forces fondamentales qui expliquent les phénomènes physiques responsables de la constitution de l’Univers.
Il y a les particules de matière qui contiennent les quarks et les leptons.
Il y a les particules de jauge qui sont les bosons porteur des intéractions des forces fondamentales.
Dans la famille des quarks (1969) : il y a le up et le down qui construisent les nucléons ( neutron et protons ) : 2 Up et 1 down constituent le proton ; 1 Up et 2 down constitue le neutron
Il y a d’autres quarks plus instables : le charm, le strange , le top et le bottom.
Dans la famille des leptons : il y a l’électron (1897) , le muon (1936) et le Tau
Il existe aussi leurs particules fantômes : les neutrinos (1970) ( difficilement détectable et ayant une masse presque nulle )
Dans la famille des Bosons , les particules de jauge :
- Le Gluon (1979) est celle qui rend possible l’intéraction nucléaire forte, qui permet de solidariser comme une ‘’glue’’ les quarks et les nucléons.
- Le Photon (1923) est celle qui rend possible l’intéraction de l’électromagnétisme, qui permet aux atomes d’exister et de s’associer.
- Les Bosons W+ W- et Z (1983 au CERN) qui rendent possible l’intéraction nucléaire faible, qui permet aux étoiles de briller.
Il y a enfin le très médiatique Boson de Higgs , qui explique pourquoi certaines particules ont des masses, c’est la fierté du CERN car il a été découvert / confirmé en 2012 par la construction du plus grand accélérateur de particules du monde ainsi justifiée : le LHC
Les Bosons de Higgs présents dans le vide , freinent plus ou moins toutes les autres particules en fonction de leurs caractéristiques:
> Un photon n’est pas en intéraction avec ce boson , il n’a donc pas de masse, n’est pas freiné et file à la vitesse maximale de celle de la lumière.
> Un quark sera bien sensible aux bosons de Higgs, il sera freiné et va acquérir ainsi une masse.
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