Journée académique du 13 juin 2012 au CERN.

Compte-rendu de la visite du CERN du mercredi 13 juin 2012 organisée par la section Franche-Comté de l’UdPPC.

 

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Compte-rendu de la visite du CERN du mercredi 13 juin 2012 organisée par la section Franche-Comté de l’UdPPC

                                                                                                                                                     par Renaud CARPENTIER                   

                                            
Un départ aux aurores fut de rigueur pour cette sortie pour le moins ambitieuse : aller au plus près du temple de la recherche nucléaire que constitue le CERN. Cette Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire (l’acronyme CERN s’appuie sur le « Conseil Européen » qui donna naissance à l’organisation en 1954, cette dernière comportant actuellement une vingtaine d’états membres dont la France avec un budget annuel d’environ 1,5 milliards de dollars) se situe à proximité de Genève (Suisse). Elle regroupe environ 2500 employés permanents (de l’agent de maintenance au chercheur en physique théorique), mais ce sont plus de 10 000 chercheurs de part le monde, certains faisant des séjours sur place, qui utilisent quotidiennement les résultats issus des expériences réalisées. Pendant le repas de midi, nous avons pu vérifier à quel point les restaurants du CERN étaient cosmopolites !


La visite débuta par une présentation pleine d’entrain d’un chercheur (italien d’après son accent) donnant les principaux chiffres et les grandes problématiques du CERN. A nos côtés se tenait le squelette d’un détecteur à la retraite (une chambre à fils inventée par Georges Charpak en 1968) de près de 2 mètres de diamètre et 5 mètres de long : un « petit » détecteur comparé aux détecteurs actuels. Après s’être séparés en trois groupes, nous avons pu visiter quelques installations :

  • Une source de protons, alimentée par un plasma issu de l’ionisation de dihydrogène gazeux,

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  • L’accélérateur linéaire LINAC (environ 20 m de long) constitué de quadripôles radiofréquences (200 MHz) permettant à la fois d’accélérer et de focaliser l’amas d’ions ou de protons (une belle leçon de physique en passant !),

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Quadripôle radiofréquence

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Cartographie du champ électrique et forme des électrodes du quadripôle (avec explications)

 

  • L’anneau LEIR (Low Energy Ion Ring), faisant environ 80 m de circonférence, permettant de stocker et de concentrer des ions lourds (plomb par exemple),

 

  • Le centre de Calcul, une pièce impressionnante, plus grande qu’un terrain de Handball et remplie d’ordinateurs. Dans un coin de la pièce, environ 50 000 disques durs de plusieurs Térabits… De quoi avoir le vertige !

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A l’intérieur du centre de calcul

Pourquoi cette puissance de calcul ? Le LHC, le grand collisionneur de Hadrons, est un anneau de plus de 26 km de circonférence, creusé à plus de 100 m sous terre. Il contient deux lignes parallèles contra-propagatives qui se croisent à des endroits différents (voir photo ci-après), où sont positionnés les quatre grands détecteurs ATLAS, ALICE, CMS et LHCb (des détecteurs de plusieurs milliers de tonnes placés avec une précision de 5 μm !!!)

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Nous avons pu voir sur un écran d’ordinateur comment était répartis en temps réel dans les différentes expériences les nuages de protons accélérés à plusieurs TeV chacun (chaque nuage possédant de l’ordre de 100 milliards de protons). Au total se produisent de l’ordre de 600 millions de collisions par seconde, d’où cette énorme quantité d’information à traiter et à stocker. A noter qu’il existe un tri automatique qui ne retient que les collisions qui semblent intéressantes. Heureusement, car même avec ce tri, environ 15 millions de Go de données sont produites chaque année, ce qui représente de l’ordre de 1 % de l’information totale générée par l’Homme sur Terre, tous supports confondus (livres, films, etc…)
L’après-midi a été agrémenté de visites de différentes expositions sur le site du CERN présentant les enjeux des différents projets en cours. Citons les plus importants :

  • La recherche du boson de Higgs, à l’origine de la masse des particules,
  • La dissymétrie matière/anti-matière dans l’univers actuel,
  • La matière noire et l’énergie noire…

La visite du CERN est une expérience unique pour un projet complètement hors-norme. Cette démesure est-elle un signe de l’intelligence ou de la folie de l’Homme ? Outre la quête de la connaissance des origines de l’univers et de la matière, cette course entre l’infiniment petit (en taille) et l’infiniment grand (en énergie) est l’occasion pour l’Homme de parfaire sa maîtrise des techniques et des procédés, parfois même d’en inventer de nouveaux. Des méthodes d’imageries médicales comme l’IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) ou la TEP (Tomographie par Emission de Positron, qui est l’anti-particule de l’électron !) n’aurait sans doute pas vu le jour sans les travaux en amont du CERN. La science fondamentale a toujours su trouver des applications bénéfiques. Et c’est là que nous entrons en scène en tant qu’enseignant pour faire passer ce message à nos élèves… Cette visite au CERN nous a également montré qu’il y avait encore beaucoup de choses à découvrir en physique des particules, et c’est tant mieux, car la recherche ne serait pas aussi passionnante s’il ne restait plus rien à découvrir et inventer…


Merci à la section Franche-Comté de l’UdPPC pour cette belle journée !

Je complète ce compte-rendu en rapportant la nouvelle rendue publique par le CERN début juillet 2012, soit moins d’un mois après notre visite : les expériences ATLAS et CMS ont mis en évidence une nouvelle particule élémentaire, très probablement le fameux boson de Higgs (dont l’hypothèse de l’existence date de 1964 !), possédant une énergie d’environ 125 GeV. A quand la prochaine découverte ?