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    Le futur sabote-t-il la recherche au LHC ?

     

    The Telegraph a titré cet article provoquant pour exposer la rétro-causalité quantique : "Le LHC du CERN qui tarde à se remettre en route a-t-il été saboté par son propre futur ?"

    Car d'après deux chercheurs, le grand accélérateur de particules inauguré officiellement le 21 octobre 2008 au CERN,à la frontière franco-suisse,serait victime d'un malédiction tout droit venue du futur ! C'est le plus puissant accélérateur de particules au monde construit à ce jour,il est même présenté comme le plus grand dispositif expérimental jamais construit pour valider des théories physiques.

    Cette monstrueuse machine dont la construction a nécessité 15 ans de travaux et coûté plus de 6 milliards d'euros est tombée enpan
    ne en novembre dernier, peu après sa mise en service.

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    Électroaimant supraconducteur quadrupolaire du LHC _Photo: gamsiz



    C'est seulement en janvier 2010 qu'il reprendra, théoriquement, ses activités de recherche du boson de Higgs après une "mise en chauffe" de septembre à décembre.

    Rien de particulier jusque là, mais ca vient.Deux scientifiques reconnus, Holger Bech Nielsen du Niels Bohr Institute de Copenhagen, et Masao Ninomiya du Yukawa Institute for Theoretical Physics de Kyoto,ont émis l'hypothèse que lesdécouverte
    s du LHC furent "si détestables pour la nature" qu'elle s'est arrangée pour stopper leur création.

    Ils ont développé leurs idées depuis2007 dans deux articles : "Tester les effets du Futur au LHC" et "Recherche sur l'Influence du Futur au LHC."
    Leur hypothèse commune concerne le Boson de Higgs, cette minuscule particule qui serait l'élément clé de la vie et que le LHC est censé mettre en évidence.
    Ils ont échafaudé une théorie selon laquelle une "remontée temporelle" aurait stoppé le collisionneur avant qu'il parvienne au résultat attendu, comme un voyageur du temps qui reviendrait tuer son grand-père.Pour le Dr Nielsen : "Nous en sommes venus à proposer que toutes les machines conçues pour chercher à produire le boson de Higgs joueront de malchance".

    Ces scientifiques pensent qu'il ont établi un "modèle pour Dieu". Soit il "déteste les particules de Higgs, ou bien cherche à les éviter". Le LHC, qui a nécessité les efforts de 10.000 chercheurs depuis 15 ans, n'a pas d'équivalent au monde de par son envergure et sa complexité.

    Elle est destinée à produire une mystérieuse particule, le boson de Higgs, qui n'aurait existé qu'au tout début du big-bang et qui est censée être à l'origine de la masse de la matière. Pour la recréer, les chercheurs ont donc conçu une expérience consistant à accélérer des protons dans un anneau souterrain avec une énergie proche de celle qui a régné pendant le premier trilionième de seconde de la naissance de l'univers.

    Quelques scientifiques avaient tout d'abord prétendu qu'il pourrait créer un trou noir capable d'anéantir le monde.Puis en Septembre 2008 des circuits sur l'un des aimants ont surchauffé, provoquant des dégâts et causant une fuite d'hélium.
    A la veille de sa remise en route, ces deux physiciens théoriques font maintenant entrer le voyage temporel en ligne de compte

     


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    Des faisceaux de protons font leur retour dans le LHC
     
     
     
     
    Physique des particules et cosmologie sont devenues inséparables depuis quelques dizaines d'années. C'est ainsi que l'on verra peut-être dans le détecteur Atlas, représenté par un dessin à droite, les particules de matière noire à l'origine des galaxies. © Lundbeck Foundation
     
     
     
     

    L’année 2010 s’était terminée au LHC par des collisions d’ions lourds. Après une courte pause, des faisceaux de particules recommencent à circuler dans le LHC depuis quelques semaines. C’est le retour des faisceaux de protons...

    Le LHC va repartir à la traque au boson de Higgs, aux particules supersymétriques et aux minitrous noirs. Il cherchera aussi à mieux comprendre pourquoi la matière domine notre Univers et d’où vient la quasi-absence d’antimatière grâce à l’expérience LHCb. Alors que les collisions étaient censées s'interrompre à la fin de l’année 2011 pour permettre de monter en énergie et en luminosité, les physiciens ont décidé de rester à 7 TeV pour les chocs entre protons mais de continuer à enregistrer des événements pendant l’année 2012.

    Certains avaient suggéré de monter jusqu'à 8 TeV mais cela aurait conduit à une probabilité de 0,5 % de subir de nouveau l'incident ayant imposé l’arrêt momentané des opérations en 2008. Un risque inacceptable.

     

    Un film sur le travail au Cern. © CernTV

    Augmenter la luminosité

    Le 19 février 2011, des faisceaux de protons ont fait leur retour dans le LHC. L’objectif de l’année 2011 est toujours d’accumuler de la statistique pour tenter de découvrir et le boson de Higgs et des particules trahissant une physique au-delà du modèle standard. Pour cela, les ingénieurs du Cern vont chercher à comprimer encore plus les paquets de protons constituant les faisceaux pour augmenter leur luminosité et donc le nombre de collisions productrices de particules à la seconde.

    La recherche de nouvelles clés pour comprendre l’évolution de l’Univers du Big Bang au Vivant va donc se poursuivre. N’oubliez pas qu’il est possible de suivre l'activité du LHC en direct.

     

    Les chercheurs du LHC ont mis en ligne plusieurs sites dédiés aux détecteurs équipant la machine la plus complexe du monde. On peut y suivre d’heure en heure la circulation des faisceaux de particules.

    On nage presque en pleine science-fiction au LHC mais la grande aventure qui vient de débuter avec sa mise en service est bien réelle. Depuis quelques jours, des faisceaux de protons circulent à nouveau par intermittence dans le collisionneur le plus puissant du monde, abrité dans un tunnel long d’environ 27 kilomètres.

    On se prépare à recréer, dans un petit morceau d’espace-temps à l’intérieur de chacun de ses détecteurs géants, Atlas, CMS, Alice et LHCb, les conditions qui régnaient moins d’un milliardième de seconde après la naissance de l’Univers observable. Des chercheurs du monde entier vont y partir à la recherche de l’origine de la matière, de la nature des particules de matière noire ayant fait naître, très probablement, les galaxies et les amas de galaxies. Il n’est même pas exclu que l’on y détecte des signes ténus de l’existence de dimensions spatiales supplémentaires, d’une autre dimension du temps et même de mondes parallèles.

    Mais peut-être serons-nous déçus… A part le démonstration de l’existence du boson de Higgs (Stephen Hawking a parié contre sa découverte), il n’y a peut-être qu’un long désert entre les énergies auxquelles peut monter le LHC et celles auxquelles se produisent de nouveaux phénomènes, signes d’une physique au-delà du modèle standard, qui resteraient alors à tout jamais hors de portée de l’Homme. Pour paraphraser Thomas Huxley, il ne faut jamais oublier que la Science, c'est souvent de belles théories détruites par d'horribles faits.

    Les grandes découvertes que fera peut-être le LHC ont le potentiel de changer radicalement la vision que se fait l’humanité de sa place dans l’Univers et peut-être même son histoire. Personne ne devrait rater ces possibles événements et c’est pourquoi il est possible grâce à plusieurs liens de suivre en direct ou presque la circulation des faisceaux de protons dans le LHC ainsi que les collisions dans les détecteurs.

    Voici quelques-uns de ces liens.

     

    Cliquer sur l'image pour voir la mise à jour de l'état des faisceaux B1 et B2. En haut à gauche apparaît LHC1 ainsi que la possibilité de voir l'état d'autres portions du LHC. Crédit : Cern

    Des images et des commentaires seront régulièrement proposés sur les sites dédiés aux quatre grandes expériences :

    On peut consulter des vidéos d'informations sur YouTube grâce à CERNTV mais il y a bien sûr aussi le Cern sur Twitter (en français !) sans oublier Atlas, CMS et le LHC sur Facebook.

     

     

     Une simulation de la production de particules supersymétriques vue par le détecteur Atlas du LHC. Crédit : Cern

     


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  • Matière noire, énergie noire selon Jean-Pierre Luminet.

     

     

    Matière noire en violet, dans la galaxie CL 0152-1357

     

    À l’origine du projet multiplateforme francophone sur la cosmologie contemporaine, « Du Big Bang au Vivant », Jean-Pierre Luminet nous fait partager aujourd’hui sa vision de la cosmologie et de la physique théorique contemporaines dans un premier article. Nous nous pencherons ensuite sur le principe anthropique et ses liens avec l’exobiologie, toujours avec Jean-Pierre Luminet,dans un second article.

    Parmi les questions les plus importantes que se pose l’Humanité se trouvent celles du destin de l’univers et de son origine. Ces deux questions sont inséparables. Si elles fascinent à ce point tant d’Homo sapiens depuis des millénaires, c’est évidemment parce que nous sentons bien que répondre à ces questions est un préalable obligatoire pour espérer apprendre d’où nous venons, qui nous sommes et où nous allons.

    Depuis les temps des premiers philosophes grecs ou des spéculations métaphysiques des penseurs indiens, nous avons fait quelques progrès. Grâce au LHC et aux satellites Planck, Corot et Kepler, nous espérons en accomplir d'autres, bien que comme aimait à le dire le grand John Wheeler : «Nous vivons encore dans l’enfance de l’espèce humaine, tous les horizons que sont la biologie moléculaire, l’ADN, la cosmologie, commencent juste à s’ouvrir. Nous sommes juste des enfants à la recherche de réponses et à mesure que s’étend l’île de la connaissance, grandissent aussi les rivages de notre ignorance ».


    De gauche à droite à côté de lui, les bustes d'Einstein et de Bohr, les maîtres à penser de John Wheeler. ©Texas A&M University

    Jean-Pierre Luminet nous invitait tout dernièrement à réfléchir au destin de l’univers dans un de ses ouvrages. Mais c’est surtout grâce à un projet multiplateforme francophone sur la cosmologie contemporaine qu’il nous permet aujourd’hui avec Hubert Reeves d’explorer la structure et l’évolution du cosmos, du Big Bang au Vivant.

    Les clés pour comprendre le destin de l’univers s’appellent l’énergie noire et la matière noire. Elles apparaissent étroitement liées à l’apparition de la vie et des exoplanètes qui l’abritent peut-être.

    Un long métrage accompagnant la présence en ligne du site Du Big Bang au Vivant devrait sortir prochainement en France. En attendant, nous avons posé quelques questions à Jean-Pierre Luminet. Les voici.


    Jean-Pierre Luminet. © OBSPM

    Futura-Sciences : Comment en êtes-vous venu à participer au projet « Du Big Bang au Vivant » avec des producteurs et réalisateurs québécois ?

    Jean-Pierre Luminet : Tout est parti, il y a quatre ans, de discussions que j’ai eues avec la productrice Iolande Cadrin‐Rossignol. Alors qu’il existe d’excellents documentaires destinés à un large public dans le monde anglo-saxon, montrant les dernières découvertes dans les domaines de l’astrophysique, de la cosmologie et de l’exobiologie, il n’y avait rien d’équivalent dans les pays francophones. Il y avait donc un vide à combler et un défi à relever. Certaines personnes se sont montrées très intéressées par le projet au Québec et en France. Malheureusement, seuls les Québécois ont finalement décidé de s’impliquer réellement. Alors qu’il y a encore une dizaine d’années, il n’aurait pas été difficile de monter un tel projet en France, on rencontre maintenant beaucoup de frilosité.

    C’est donc du Québec que tout est vraiment parti et c’est à ce moment que nous avons demandé à Hubert Reeves de nous rejoindre, ce qu’il a accepté de faire. À un certain stade du travail, il nous est apparu que ça serait une bonne chose de s’inspirer de la trame et des thèmes que j’avais développés dans mon ouvrage écrit en collaboration avec Élisa Brune : Bonnes nouvelles des étoiles.

    Philippe Brax, qui était avec vous au colloque « Cosmologie et Philosophie » organisé à Lyon par Aurélien Barrau et Daniel Parrochia, nous a récemment expliqué dans un dossier consacré à l’énergie noire qu’il existait plusieurs interprétations possibles à l’accélération de l’expansion de l’univers découverte en 1998. Quelle est pour vous l’explication de la nature de l’énergie noire qui vous semble la plus probable ?

    Jean-Pierre Luminet : Je pense qu’il s’agit d’une véritable constante cosmologique. Sa valeur ne devrait donc pas changer dans le temps et dans l’espace, comme dans le cas des modèles de quintessence ou ceux avec de l’énergie fantôme conduisant à un Big Rip. L’univers observable devrait donc continuer son expansion accélérée pour l’éternité et il ne devrait pas y avoir de Big Crunch. Toutefois, le modèle de cosmologie cyclique récemment proposé par Penrose, bien que non orthodoxe, pourrait se révéler être plus qu’une brillante spéculation.

     

    Une vidéo extraite du site Du Big Bang au Vivant avec des commentaires de Jean-Pierre Luminet sur le LHC. © Groupe ECP, www.dubigbangauvivant.com/Youtube

    L’existence de la matière noire semble solidement établie grâce à différentes observations astrophysiques, comme les collisions entre amas de galaxies. Beaucoup s’attendent à ce qu’on produise des particules de matière noire dans peu de temps avec des collisions au LHC. On a proposé différents candidats possibles pour expliquer cette matière noire, comme une population de minitrous noirs primordiaux. Il semble cependant que les candidats les plus sérieux soient des particules supersymétriques comme le neutralino. Quel est votre avis sur cette question ?

    Jean-Pierre Luminet : Tout d’abord, je pense que la matière noire est effectivement la bonne explication aux observations concernant les courbes de rotation des galaxies, celles concernant la stabilité des amas de galaxies et la naissance des grandes structures de l’univers. La théorie MOND proposée par Mordehai Milgrom au début des années 1980, qui modifie la loi de la gravitation de Newton à grandes échelles, et sa variante relativiste construite quelque temps après par Jacob Bekestein, ne me semblent pas apporter les bonnes solutions aux énigmes que l’on a rencontrées.

    Je trouve que la supersymétrie et la supergravité, l’extension supersymétrique de la théorie de la relativité générale d’Einstein, sont de très élégantes théories. Mais je suis plutôt sceptique quand à leur pertinence pour décrire l’univers.

    Surtout, et bien que la théorie des cordes soit favorable à l’idée que la forme de l’espace puisse être topologiquement compliquée, comme je l’ai proposé avec le modèle cosmologique du dodécaèdre de Poincaré, j’ai pris des distances avec cette dernière.

    S‘il n’est pas impossible que des particules supersymétriques n’existent pas dans notre univers sans que la théorie des cordes soit fausse, ce n’est pas une possibilité très naturelle.

    Par contre, si l’on devait découvrir des partenaires supersymétriques des particules du modèle standard comme le photon, les quarks ou les leptons, il semble qu’il soit difficile d’avoir de la supersymétrie sans la supergravité. Or cette dernière elle-même ne semble pas cohérente sans faire intervenir la théorie des supercordes. Pour ces raisons, je ne pense pas que l’on trouvera de particules supersymétriques au LHC.


    Abhay Ashtekar (né le 5 juillet 1949) est un physicien indien. Il est l'un des fondateurs de la gravitation quantique à boucles. © Kavli Institute.

    Effectivement, le prix Nobel Steven Weinberg disait (dans The Quantum Theory of Fields, Volume III, Supersymmetry) : « La gravité existe, donc si la supersymétrie se révèle pertinente pour décrire le monde, une théorie supersymétrique réaliste doit finalement être étendue pour constituer une théorie supersymétrique de la matière et la gravitation, connue sous le nom de supergravité. La supersymétrie sans supergravité n'est pas une option, même si elle peut être une bonne approximation à des énergies inférieures à l'échelle de Planck ». À laquelle s’ajoute une autre phrase d’un des grands théoriciens de la supergravité M.-J. Duff (Erice lectures on "The status of local supersymmetry") : « La supergravité elle-même n’est qu'une théorie effective non renormalisable qui ne fonctionne plus à l'énergie de Planck. Donc, s'il y a quelque vérité dans la supersymétrie alors toute théorie supersymétrique réaliste doit finalement être englobée par la théorie des supercordes, qui reste finie à hautes énergies. La supersymétrie sans supercordes n'est pas une option ». Cela veut-il dire que vous favorisez maintenant une autre approche au problème de la construction d’une théorie quantique de la gravitation, celle de la gravitation quantique à boucles par exemple ?

    Jean-Pierre Luminet : C’est effectivement le cas. Bien que je ne sois pas fondamentalement opposé à la théorie des supercordes, je trouve qu’elle a un peu trop fait d’ombre à la gravitation quantique à boucles (Loop Quantum Gravity ou LQG en anglais) développée par Abhay Ashtekar, Lee Smolin et, en France, par Carlo Rovelli. Pour quelqu’un qui a été formé initialement dans le domaine de la théorie quantique des champs de particules élémentaires, la théorie des supercordes peut sembler la bonne voie à suivre pour quantifier le champ de gravitation. Mais pour un relativiste, les techniques de quantifications utilisées en LQG semblent bien plus naturelles et bien mieux fondées.

    La théorie des cordes est pourtant capable de retrouver la fameuse formule de Hawking-Bekenstein pour l’entropie des trous noirs, au moins dans le cas des trous noirs supersymétriques. C’est ce qui a été montré par les calculs de Strominger et Vafa en 1995.

    Jean-Pierre Luminet : Les théoriciens de la gravitation quantique à boucles sont eux aussi capables de le faire, et sans supposer autre chose que les équations de la relativité générale d’Einstein. Dans le cadre de la LQG, les surfaces, comme celle de l’horizon d’un trou noir, sont quantifiées. C'est-à-dire qu’un trou noir grossissant (ou s’évaporant) en absorbant (ou émettant) des particules, ne peut le faire que par des sauts discrets des valeurs de l’aire de son horizon. Il se comporte donc comme un atome quantique avec un spectre discret d’états d’énergie.

    De la même façon que la mécanique quantique stoppe l’effondrement d’un électron sur le noyau d’un atome en physique classique, des travaux en LQG semblent bel et bien indiquer qu’il n’existe pas de singularité avec une courbure de l’espace-temps infini au cœur des trous noirs ou lors de la naissance de l’univers observable.


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