L'anneau atomique en Europe

Technologie mutalatedspoon Avril 21, 2016 0 13
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L'anneau atomique en Europe

Les touristes qui traversent la frontière franco-suisse, près de Genève ne seront pas du tout la suppression d'une série de bâtiments qui ressemblent à une combinaison de bureaux et de bâtiments industriels. Si le touriste est un physique que vous ne vais pas dire quoi que ce soit de ce groupe gris des bâtiments. Seulement si vous regardez les panneaux sur l'autoroute que vous savez qu'il va à travers le plus grand centre de recherche en physique des particules dans le monde: le CERN. Comme le Prince de Saint-Exupéry a dit, "l'important est invisible pour les yeux"; dans ce cas, car il est souterrain.
Si nous devions établir un début, il serait probablement au début de 1947, quand aucun physicien des particules prévu ce qui arriverait. Le numéro de Décembre 20 de Nature a publié deux photos de deux événements appelés «en V» en raison de sa forme caractéristique. Ces produits sont fabriqués, par exemple, quand une particule neutre? Non chargé?, Non-marquage sur une plaque spéciale, désintégrés dans deux charges électriques opposées, qui, si elle.
Sur les traces de particules étranges
Les deux prochaines années les physiciens du mal à confirmer une telle découverte inattendue. Ces particules, qui a reçu le surnom de "étrange", est devenu le sujet brûlant. Ce ne fut pas moins. Son existence était scandaleuse. "Il était comme si la nature ont été autorisés fantasmes", a déclaré le physicien français Michel Crozon. Bientôt, un jeune physicien Murray Gell-Mann appelé introduit le concept d'étrangeté, une nouvelle qualité de particules subatomiques. Quelle était cette notion il? Et ce qu'il était plus urgent, comment l'intégrer dans un cadre cohérent?
Il était temps de franchir une étape supplémentaire. Depuis les années 20, qui cherchaient assidûment les derniers blocs de la matière avaient gagné un certain phénomène naturel de l'espace, les rayons cosmiques: un ensemble de particules de haute énergie, tels que les photons; ou des particules, telles que des protons chargés électriquement. Après avoir atteint les zones les plus élevées des rayons cosmiques de l'atmosphère, ils peuvent subir deux destinations différentes en fonction de l'énergie qu'ils transportent. Si pas beaucoup, les freins à air, mais sont très énergique, se heurtant violemment avec un atome d'oxygène ou de l'azote de l'air, provoquant une cascade de particules secondaires, fragments ou déchirés atomes particules lors de la collision. Pour étudier, les physiciens ont cherché les plus hauts sommets possibles, que ce soit dans les montagnes ou des ballons. Mais ils avaient un problème: les rayons cosmiques sont rares et imprévisibles, et les physiciens ont voulu faire connaître à jouer avec eux à vos particules de loisirs.
Évidemment, la meilleure façon d'explorer l'intérieur de la matière est de jeter les uns contre les autres particules à des vitesses élevées. Si le matériau utilisé dans les collisions se compose d'éléments plus petits, il se brisera et vous verrez des déchets. De même, la formidable énergie libérée permettre l'émergence d'autres particules subatomiques qui ne existaient avant l'accident par la grâce de la plus célèbre équation de la physique, E = mc2. Ainsi, après la guerre, les efforts ont porté sur le perfectionnement de machines qui accélèrent les particules à des vitesses et donc à des énergies de plus en plus élevés. La seule façon manipule les champs électriques et magnétiques. Toutes les particules chargées "sent" ces champs -en fait, les deux sont des expressions d'un seul champ electromagnético-, de sorte que vous pouvez obtenir grâce à une gestion appropriée des particules subatomiques qui acquièrent une vitesse croissante.
La première histoire de l'accélérateur linéaire
En 1928, Rolf Wideroe, un jeune ingénieur norvégien qui a travaillé à Aachen, a conçu le premier accélérateur linéaire de l'histoire, une enceinte où un vide est aspiré à travers les tubes métalliques et les particules subissent une série d'accélérations à chaque fois que vous passez de l'un à un autre. Un an plus tard, à travers l'Atlantique, un autre physicien d'origine norvégienne Ernest O. Lawrence, développée en Californie autre accélérateur: cyclotron. Il se compose de deux aimants en forme de D orientés dans laquelle les particules sont injectées dans le centre et accélèrent la progression, mais lentes à acquérir une trajectoire en spirale. Son premier accélérateur, construit en 1930, tient dans la paume de votre main. Près de 80 ans plus tard, le CERN construit un de 27 km: le LHC, Large Hadron Collider. Les choses ont beaucoup changé.
Peu à peu, d'autres modèles d'accélérateurs que l'amélioration actuelle et avaient des noms propres comme synchrocyclotron et synchrotron apparaissaient, mais encore essentiellement basés sur le même principe: utiliser des électroaimants puissants pour accélérer de plus en plus lourde à particules des vitesses de plus en plus . Les tailles ont également été élargissent: centimètres il a passé des centaines de mètres.
Cependant, la situation de la physique des particules en Europe n'a pas été bonne. Les Américains ont gagné par un éboulement. Donc, en 1949, au Centre culturel européen à Paris, les scientifiques Saultry et De Broglie a proposé la création d'un centre de recherche européen qui empêcherait l'exode massif des scientifiques de l'extérieur du Vieux Continent et que l'Europe pourrait atteindre le niveau technologique américaine quelque chose qu'aucun pays à lui seul faire. Cette idée a été défendue l'année suivante à l'Assemblée générale de l'UNESCO par la délégation des États-Unis à l'initiative du physicien Isidor Rabi. Peut-être que le géant américain a voulu faire certain avantage dans la guerre froide est retourné en Europe faisant terrain de jeu scientifique.
Le 29 Septembre, 1954 a cristallisé le grand effort politique, scientifique et économique dans ce qui serait une des plus grandes et les plus prospères des laboratoires de recherche: le Centre européen pour la recherche nucléaire, le CERN, en Meiryn, près de Genève. Le nom a été changé il ya quelques années, peut-être parce que le mot «nucléaire» provoque des réactions indésirables importants. Aujourd'hui est le Centre européen pour la physique des particules, un nom, il faut le dire, plus en ligne avec son objectif.
Accélérateurs centaines de mètres de long
En 1959, l'accélérateur synchrotron au CERN protons terminé. Le dispositif, mesurant 200 mètres de long, a été considéré comme un géant. Au fil du temps, le PS a été utilisé pour accélérer des particules et de les conduire à encore plus grandes usines, que le LEP, situé à 100 mètres sous terre dans un tunnel de 27 km de long. En 2007, la même zone -above- sera occupé par le nouvel accélérateur LHC.El premier accélérateur au CERN synchrocyclotron était assez modeste, remplacé en Décembre 1959 par le proton-synchrotron à 200 mètres, quelque chose qui semblait énorme à l'époque. Physiciens européens avec lui ont commencé une compétition avec leurs homologues américains, qui étaient sur le point d'ouvrir un dans le Brookhaven National Laboratory à New York. Pour sa part, la réaction des pays de l'Est a été rapide: l'Institut unifié de recherches nucléaires de Doubna et IURN a été créé. Mais il n'a jamais été un véritable concurrent. Votre accélérateur, un aimant synchrotron à protons qui pesait 36.000 tonnes, dix fois plus que celle du CERN, était un vrai dinosaure technologique.
Concurrence inégale entre européens et américains
En 1960, la compétition était entre Genève et New York. Cependant, il était une lutte inégale. Les Américains avaient depuis le début des années 50 de divers accélérateurs qui avaient acquis des compétences et des pratiques dans la conception d'expériences et la construction des instruments appropriés pour détecter des particules. Donc, les Européens mis à nous copier des initiatives visant à acquérir le contrôle des techniques expérimentales. En conséquence, ils se sont toujours secondes. Groupes américains qui collaborent avec des expériences au CERN et Européens utilisées photos prises à Brookhaven: Mais au cours de la prochaine décennie, un phénomène d'internationalisation et ne perdent jamais il a commencé à se produire.
Les nouveaux accélérateurs de particules remises en physiciens théoriques de sérieux ennuis. Comme la recherche a progressé ils sont apparus des particules de plus en plus. Dans les années 60, la situation était chaotique: Matt finlandaise Ross décrit 41 différentes particules dans la Review of Modern Physics; parler de "particules élémentaires" était un non-sens. Puis elle est entrée en jeu à nouveau Murray Gell-Mann. En 1962, il a annoncé au CERN une façon de regrouper les particules qu'il a appelé "l'Octuple Sentier", faisant clairement référence à la philosophie bouddhiste. Sa théorie a également fait indépendamment par Yuval Ne eman, a prédit une nouvelle particule, Ω-, découvert l'année suivante Brookhaven d'abord, puis au CERN. Deux ans plus tard Gell-Mann a perfectionné sa théorie et a jeté l'anneau de quarks en physique des particules.
Une description des particules élémentaires
Depuis lors, les physiciens ont été de construire un cadre théorique appelé «modèle standard». Il dit qu'il ya deux principales lignes de particules élémentaires: quarks, six «saveurs», regroupés en trois familles de deux -connu que de haut en bas, étrange, son charme et cima- vallée et les leptons, également six " saveurs »: électrons, muons, l'tauon et leurs correspondants neutrinos, particules capables de passer à travers un mur de plomb de plusieurs dizaines d'années-lumière d'épaisseur sans problème. Leptons peuvent être trouvés seuls dans la nature, ce qui ne se produit pas avec les quarks. Ils apparaissent toujours par deux ou trois la formation d'autres particules, comme avec le neutron et proton.
Et pas seulement cela. À la fin des années 60, la Glashow, Salam et Weinberg physique a donné un pas de géant vers le rêve de réunir sous une seule description mathématique des quatre forces de la nature: la gravité, électromagnétique et deux forces nucléaires, force forte qui tient ensemble les quarks, et le faible, responsable de la pourriture dite bêta. En effet, certaines particules transmettre des forces. Ainsi, alors que les responsables sont photons électromagnétiques, la force faible sont les W +, W et Z 0 bosons. Ces trois particules ont été prédites par Glashow, Salam et Weinberg à unifier sous une formulation mathématique simple de la force électromagnétique et la force faible: la théorie électrofaible.
Antimatière atteint accélérateurs
Vérifiez la véracité de toutes ces idées nécessaire une nouvelle génération d'accélérateurs. Et la physique des particules suit une règle simple: le plus loin dans l'affaire voulons explorer, plus l'énergie dont vous avez besoin. Au CERN, le vieux PS pas démantelé, mais a été utilisé pour desservir le nouvel accélérateur, le SPS, un anneau à 7 kilomètres de diamètre enterrés 40 mètres sous terre, qui a commencé la construction en 1976 et entré en service en 1981. L'idée était de rassembler les antiprotons et les faire entrer en collision avec des protons. La première utilisation de l'antimatière dans les accélérateurs augmenté chocs énergétiques. En fait, si matière et antimatière se rencontrent, ils anéantissent complètement. Cela a conduit au CERN pour une position de leadership mondial et ainsi de Carlo Rubbia et Simon van der Meer a découvert les bosons W et Z, les transmetteurs de force électrofaible, gagnant ainsi remporter le prix Nobel en 1983. Sans doute, le SPS Il a été construit pour les trouver.
Le plus grand instrument scientifique jamais construit
Ensuite, tout était prêt pour la construction du plus grand instrument scientifique jamais construit, le LEP, une circonférence de 27 kilomètres enterré une centaine de mètres où les électrons et positrons-antimatière l'électron est accéléré et fait entrer en collision. Avec la LEP, qui a commencé en 1989, des mesures physiques ont été obtenus pour affiner la théorie et ont dit qu'ils ne peuvent exister que trois familles de quarks. Mais les approches théoriques ont exigé plus grands accélérateurs, qui fin du dernier siècle ont abouti à deux projets: le SSC aux États-Unis, un monstre de 87 kilomètres de diamètre qui a été commencé en 1989 mais a été annulée en 1995 en raison son coût élevé de 8.000 millions de dollars, et le LHC, qui a été approuvé le 24 Juin 1994.
Juste cette année a commencé le programme de recherches du CERN qui cherchait-atomes en collision des ions ont perdu certains de leurs électrons plomb et d'or de recréer ce qui est arrivé dans notre univers quelques millionièmes de seconde après le Big Bang, lorsque la température était d'environ cent milliards de degrés Celsius. Ce qu'ils ont trouvé était un nouvel état de la matière 20 fois plus dense que d'un noyau atomique: le plasma quark-gluon. Il était l'une des dernières expériences LEP. Vous avez eu à le démanteler pour construire le LHC, qui sera opérationnel en 2007.
Ses principaux objectifs sont la découverte d'une particule dont l'existence a été postulée il ya plus de 30 ans: le boson de Higgs. Ceci est une particule décisif, car elle est définie par la masse des particules restantes. Et il vaut mieux trouver. Si non, nous aurons à réfléchir sur ce qui est mal avec le «modèle standard».
Miguel Angel Sabadell
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