Le CERN célèbre ses découvertes et se tourne vers l'avenir

Le symposium qui se tiendra au CERN1, le 16 septembre prochain, comptera des lauréats du prix Nobel parmi ses prestigieux invités. Ce symposium célèbrera l'anniversaire de deux grandes découvertes réalisées au CERN sur lesquelles se fonde la théorie moderne des particules et des forces. Ce sera aussi l'occasion d'envisager les défis que le Laboratoire devra relever et les opportunités qu'il pourra saisir avec son prochain accélérateur de particules. Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) promet en effet d'ouvrir une nouvelle ère de découvertes. Le symposium s'achèvera par une table ronde (*) sur l'avenir de la physique des particules, présidée par Carlo Rubbia.

Il y a vingt ans, le CERN annonçait la découverte des particules appelées W et Z, qui lui valut son premier prix Nobel en 1984. Dix ans auparavant, des physiciens du Laboratoire avaient déjà trouvé une preuve indirecte de l'existence des particules Z dans les « courants neutres ». Les particules W (chargé) et Z (neutre), portent l'une des forces fondamentales de la Nature : la force faible, qui est à l'origine d'une forme de radioactivité et permet aux étoiles de briller. Ces observations ont solidement étayé la théorie dite électrofaible, qui unifie les forces faible et électromagnétique et constitue l'un des fondements du modèle standard moderne des particules et des forces.

La physique moderne a ainsi pu s'approcher de l'un de ses principaux buts : comprendre, dans un seul et même cadre théorique, les particules et les forces qui existent dans la Nature. James Clerk Maxwell fut le premier à s'engager sur cette voie dans les années 1860, lorsqu'il se rendit compte que l'électricité et le magnétisme étaient des manifestations du même phénomène. Il devait encore s'écouler une centaine d'années avant que des théoriciens ne parviennent à franchir l'étape suivante, en réunissant l'électromagnétisme de Maxwell et la force faible dans une nouvelle théorie électrofaible.

Une avancée importante vers la confirmation de l'unification électrofaible fut réalisée en 1973, lorsque feu André Lagarrigue et ses collègues qui travaillaient au CERN sur la chambre à bulles Gargamelle détectèrent des courants neutres, la manifestation neutre de la force faible, qui avait été prédite par la théorie électrofaible, mais n'avait jamais été observée auparavant. Dans cette même décennie, Carlo Rubbia, du CERN, proposa de transformer le plus puissant accélérateur de particules du Laboratoire en collisionneur de particules. Son idée, qui reçut l'appui des Directeurs généraux de l'époque, John Adams et Léon Van Hove, était que des collisions frontales entre des faisceaux de protons et d'antiprotons tournant en sens opposés permettraient de concentrer suffisamment d'énergie pour produire des particules W et Z. Cette expérience fut en particulier rendue possible grâce au « refroidissement stochastique » , une invention de Simon van der Meer visant à produire des faisceaux d'antiprotons de densité suffisante, et la quête des particules W et Z commença en 1981. L'observation de particules W par les expériences UA1 et UA2 fut annoncée au CERN respectivement les 20 et 21 janvier 1983, suivie peu après par la première observation de particules Z par UA1, annoncée le 27 mai.

En 1979, trois des pères de la théorie électrofaible reçurent le prix Nobel : Sheldon Glashow, Abdus Salam et Steven Weinberg. En 1984, le prix Nobel fut attribué à Carlo Rubbia et Simon van der Meer pour leur contribution à la découverte des particules W et Z, qui fut aussi rendue possible dans une large mesure par le développement des techniques de détection, en particulier grâce aux travaux menés au CERN par Georges Charpak, lauréat du prix Nobel 1992. Les résultats obtenus marquèrent le début de plus d'une décennie de mesures de précision auprès du Grand collisionneur électron-positon, mesures qui testèrent le modèle standard et que l'on avait pu confronter aux calculs grâce aux travaux des théoriciens Gerard 't Hooft et Martinus Veltman, tous deux lauréats du prix Nobel 1999.

Les intervenants du symposium de septembre évoqueront les découvertes passées, mais ils parleront également de l'avenir du CERN, et notamment du Grand collisionneur de hadrons, dont la mise en service est prévue pour 2007. En provoquant des collisions de particules à des énergies extrêmement élevées, le LHC devrait faire la lumière sur les questions suivantes : pourquoi les particules ont-elles une masse ? Quelle est la nature de la matière noire présente dans l'Univers ? Pourquoi la matière a-t-elle pris le dessus sur l'antimatière dans les premiers instants de l'Univers, rendant ainsi notre existence possible ? Quel était l'état de la matière quelques microsecondes après le Big Bang ?

(*) La table ronde réunira le Directeur général du CERN Luciano Maiani ainsi que Robert Aymar (Directeur général du CERN à compter du 1er janvier 2004), Georges Charpak, Pierre Darriulat, Simon van der Meer, Lev Okun, Donald Perkins, Carlo Rubbia, Martinus Veltman et Steven Weinberg.

La conférence sera ouverte au public et se déroulera entre 9 h et 18 h environ.

Pour obtenir le programme complet du symposium ainsi que des informations complémentaires, photos, consultez : ce site !

Note(s)

1. Le CERN, le Laboratoire européen pour la physique des particules, a son siège à Genève. Il compte actuellement vingt Etats membres : Allemagne, Autriche, Belgique, Bulgarie, Danemark, Espagne, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Italie, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République slovaque, République tchèque, Royaume-Uni, Suède et Suisse. L'Inde, Israël, le Japon, la Fédération de Russie, les Etats-Unis d'Amérique, la Turquie, la Commission européenne et l'UNESCO ont le statut d'observateur.

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