Secrets of the Universe

À propos du film

Secrets of the Universe capte l’excitation et la science révolutionnaire qui se déploie au Grand collisionneur de hadrons du CERN, l’une des plus grandes entreprises scientifiques jamais entreprises par l’humanité.

Thème

La grande question

De quoi est fait l’univers ? Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) étudie les particules fondamentales qui composent toutes les formes de matière. Le LHC est l’accélérateur de particules le plus puissant au monde. Situé sous terre le long de la frontière franco-suisse, près de Genève, il a fallu dix ans à l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) pour le construire. Le LHC est constitué d’un tunnel circulaire de 27 kilomètres entouré d’aimants supraconducteurs très puissants, conçus pour provoquer des collisions entre des faisceaux de particules à des vitesses proches de celle de la lumière (300 000 km/s).

COMMENT CELA FONCTIONNE-T-IL ?

À l’intérieur de l’accélérateur, deux faisceaux de particules à haute énergie voyagent à une vitesse proche de celle de la lumière avant d’entrer en collision. Ils sont guidés autour de l’anneau de l’accélérateur par un puissant champ magnétique maintenu par des électroaimants supraconducteurs, qui doivent être refroidis à -271,3°C une température plus froide que celle de l’espace, à l’aide d’hélium liquide.
Des milliers d’aimants de différentes variétés et tailles sont utilisés pour diriger les faisceaux autour de l’accélérateur, les courbant et les concentrant si nécessaire pour augmenter les chances de collision. Les particules sont si minuscules que les faire entrer en collision revient à lancer deux aiguilles à 10 kilomètres de distance avec une telle précision qu’elles se rencontrent à mi-chemin. Les faisceaux à l’intérieur du LHC sont amenés à entrer en collision en quatre endroits autour de l’anneau de l’accélérateur, correspondant aux positions de quatre détecteurs de particules : ATLAS, CMS, ALICE et LHCb.

POURQUOI C’EST IMPORTANT

La découverte du Higgs par le LHC apporte la pièce manquante au modèle standard de la physique des particules. Le modèle standard explique comment les éléments de base de la matière interagissent, sous l’effet de quatre forces fondamentales : la force forte, la force faible, la force électromagnétique et la force gravitationnelle. Il s’agit d’un modèle incroyablement efficace du monde subatomique, qui explique la quasi-totalité des résultats expérimentaux et prédit avec précision une grande variété de phénomènes. Mais il y a eu un problème.

Certaines des particules du modèle standard apparaissent sans masse, alors que l’expérience montre qu’elles en ont une. Robert Brout, François Englert et Peter Higgs ont résolu ce problème en élaborant une théorie sur un champ invisible, aujourd’hui appelé « champ de Higgs », qui confère une masse à ces particules lorsqu’elles interagissent. La découverte expérimentale par le LHC de la particule de Higgs associée est une étape majeure pour le modèle standard.