La Collaboration CMS

avec nos remerciements particuliers à

Elizabeth Clements and Katie Yurkewicz

L’INTRIGUE

• L’antimatière est produite en grande quantité au Grand Collisionneur de Hadrons du CERN (LHC), elle est volée et cachée dans la citée du Vatican- une vraie bombe!

• Le compte à rebours pour l’annihilation du Vatican démarre

• La course dans Rome pour éviter la destruction et la mort.

LE CERN VU D’HOLLYWOOD

• Le CERN existe près de Genève• C’est une Organisation Internationale• C’est un labo top secret• Le LHC doit aider à la

compréhension de l’Univers• Le LHC va fabriquer de l’antimatière• Les salles de contrôle sont en

souterrain près de l’accélérateur• On fait de la recherche sur des

sources d’ énergie alternatives• A la pointe de la technologie

L’ANTIMATIERE

• Ca existe• C’est produit au LHC• Quelques grammes

suffiraient à détruire Rome

• Qu’est-ce que c’est ?

L’Antimatière dans une boite(from Angels and Demons)

QU’EST-CE QUE LA MATIERE ?

Ces 2 Quarks et 1 Lepton constituent tout L’Univers connu

Le Zoo des particules – Notre compréhension actuelle

Quarks Leptons

up

down

charm

strange

top

bottom

electron muon tau

electron neutrino

muon neutrino

tau neutrino

Pour construire un Univers

protons neutrons

A multiplier par des milliards et milliards et milliards et milliards …

electrons

Atome d’Helium

UN UNIVERS

Pour chaque type de particule Il y a une antiparticule

OU VA SE LOGER L’ANTIMATIERE?

Les particules et les antiparticules ont des charges électriques de polarités opposées

up

down

electron

electron neutrino

anti-up

anti-down

positron

Anti-electron neutrino

Mais, ce qu’on peut dire, c’est qu’il n’y a quasiment pas d’antimatière existant de manière naturelle dans notre Univers …..

Anti-Tom Hanks Tom Hanks

MATIERE VS. ANTIMATIERE

Devraient avoir l’air très très semblables

MATIERE VS. ANTIMATIERE

Mais quand ils se rencontrent…

La bombe à antimatière de ANGELS & DEMONS

• Rome et menacée par ¼ de gramme

d’ antimatière• L’annihilation de ¼ g matière + ¼ g

d’antimatière = 10 kilotonnes de TNT(environ la moitié de la bombe qui detruisit Nagasaki)

• Plus que suffisant pour détruire le Vatican!

• Mais est-ce vraiment réalisable?

¼ gramme

• L’ antimatière constitue la moitié de ce qui est produit dans les collisions de CMS mais s’annihile dès qu’elle rencontre la matière en une fraction de seconde.

• Si CMS pouvait accumuler toute l’ antimatière, cela prendrait encore 5 millions d’années pour en obtenir ¼ g

L’ANTIMATIERE NE PEUT PAS ETRE UNE MENACE

• C’est loin d’ être portable…

L’ANTIMATIERE NE PEUT PAS ETRE UTILISEE POUR:

• Une source d’énergie alternative• Il faut fabriquer chaque antiparticule• Ca demande beaucoup plus d’ énergie qu’on en récolte...

• Vaisseaux spatiauxLe CERN du film “anges et démons” plus spectaculaire que le vrai CERN...???

Voyons

L’un des circuits les plus rapides de la planète …

Plusieurs milliers de milliards de protons lancés à 99,9999991% de la vitesse de la lumière vont effectuer plus de 11000 fois par seconde le tour de l’anneau de 27 km

Pour accélérer des protons à une vitesse proche de celle da la lumière, il faut un vide aussi poussé que celui de l’espace interplanétaire. L’atmosphère dans le LHC sera 10 fois moins dense que sur la Lune.

L’espace le plus vide du système solaire …

L’un des endroits les plus froids de l’Univers …

Le LHC, avec une température en exploitation d’environ -271 degrés Celsius, 1,9 degrés seulement au dessus du zéro absolu, est plus froid que l‘espace intersidéral

Lorsque deux faisceaux de protons entrent en collision, ils engendrent, dans un espace minuscule et pour une fraction d’une seconde, des températures plus d’un milliard de fois supérieures à celles qui règnent au centre du Soleil.

Les points les plus chauds de la galaxie …

Simulation of a collision in the CMS experiment

Chaque jour, environ 10 000 scientifiques du monde entier effectuent leur recherches au CERN

20 Etats Membres Européens, environ 60 pays qui collaborent à nos projets scientifiques

Pour sélectionner et enregistrer les signaux issus des 600 millions de collisions de protons par seconde, les scientifiques construisent des appareils gigantesques qui mesurent les particules avec une précision inédite.

Les détecteurs les plus grands et les plus complexes jamais construits …

Le détecteur CMS à Cessy

Un détecteur gigantesque …

• Situé en sous sol à une profondeur de 100 m

• Le détecteur a un diamètre de 15 m et une longueur de 21.5 m

• Pèse deux fois plus que la tour Eiffel

• Utilise le plus grand et plus puissant électroaimant jamais construit

…avec une précision inouïe

• La conception et la construction ont duré presque 20 années

• Comme une camera digitale à plus de 75 millions de pixels prenant 40 millions de photos à la seconde

POURQUOI?

LE MYSTERE DE L’ANTIMATIERE

• Il y a 14 milliard d’années, le Big Bang a crée la matière et l’antimatière en quantités égales

• Nous existons parce qu’il n’y a plus d’antimatière

• Où est elle donc passée?• Pourquoi la nature

préfère-t-elle la matière?NASA/STScI/G.Bacon

OU EST PASSEE L’ANTIMATIERE ?

• Apres plus de 50 années de recherche nous savons:• Quelques particules se comportent différemment de leurs

antiparticules• La différence n’est pas assez grande pour expliquer

l’univers comme il se présente • Il doit y avoir un autre effet• Comme le LHC produira matière et antimatière en

quantités égales, l’étude détaillée des deux pourrait nous éclairer.

quarks leptons

. . .

LE MYSTERE DE LA MASSE

La raison pourrait être l’existence d’une nouvelle particule appelé “le Boson de Higgs”

QU’Y A T’IL LA HAUT?

• L’astronomie nous enseigne:• La matière que nous

connaissons (i.e. protons, neutrons et électrons) ne constituent que 5 % de l’univers

• Le reste est la matière “noire”• Et de l’énergie “noire”

LA MATIERE NOIRE

• “Noir” car nous ne pouvons pas la détecter directement

• Des effets sur des galaxies nous disent qu’elle est bien là

• Pourrait consister de particules pas encore découvertes:

SUPERSYMMETRIE?• Le LHC pourrait créer ces

particules et CMS pourrait les détecter indirectement

LA VERITE SE TROUVE QUELQUE PART PAR LA

• L’expérience CMS auprès du Grand Collisionneur de Hadrons amène la Physique en territoire inexploré.

• De nouveaux processus ou nouvelles particules pourraient changer notre compréhension de l’énergie, la matière et l’espace. Nous pouvons améliorer nos connaissances des forces de base qui ont façonné notre Univers depuis son origine et qui détermineront son destin.

Mais qu’est ce que le CERN avec ces particules, ces accélérateurs et ces détecteurs a à faire avec

notre vie de tous les jours?

Accélérateurs: développés dans les laboratoires de physique sont utilisés dans les hôpitaux

Courtesy of IBAHadron Therapy

A peu près 9000 des 17000 accélérateurs dans le monde d’aujourd’hui sont utilisés pour la médecine.

Détecteurs: développés dans les laboratoires de physique sont utilisés pour l’imagerie médicale

PET (Positron Emission Tomography) utilise de l’antimatière (positrons)

D’autres retombées… WWW - 20 ans d’âge !

MERCI BEAUCOUP

Pour de plus amples

renseignements:

angelsanddemons.cern.ch

www.cern.ch/cms

www.cern.ch

www.angelsanddemons.com

En conclusion, le CERN …

• cherche à répondre aux questions concernant notre Univers

• stimule des avancées technologiques

• éduque les ingénieurs et scientifiques de demain

• unit les nations autour de la science

• cherche à répondre aux questions concernant notre Univers

• stimule des avancées technologiques

• éduque les ingénieurs et scientifiques de demain

• unit les nations autour de la science

CMS @ CERN: Une recherche globale de réponses

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