N° 11/30 | Au CERN, on joue aux billes avec les particules

Aux confins de la France et de la Suisse, à 100 mètres sous terre, un gigantesque aimant s’enroule en un anneau de 27 km. On l’appelle le grand collisionneur de hadrons, ou LHC, dans lequel des chercheurs font se télescoper des particules élémentaires à une vitesse proche de celle de la lumière. Un ″jeu de billes″ géant, qui a permis d’assister aux prémices de l’univers et de prouver l’existence du mystérieux boson de Higgs.

Qu’est-ce que le boson de Higgs ? 

Depuis le milieu des années 1960, la physique est fondée sur l’existence du boson de Higgs, imaginée par Robert Brout, François Englert et Peter… Higgs. Selon leur modèle, le boson aurait existé durant les toutes premières fractions de seconde de l’univers, interagissant avec les électrons et les quarks, qui donnent une masse aux objets qui nous entourent. C’est la raison pour laquelle le boson de Higgs est considéré comme la clef de voûte de la structure fondamentale de la matière. Il est responsable de toute la masse qui nous entoure. Sans lui, les particules de notre univers ne se rencontreraient jamais, et ne pourraient créer des protons et neutrons, qui, combinés aux électrons, forment la matière.

4 juillet 2012 au Cern : la preuve de son existence

Pourtant, l’existence du Boson est restée uniquement théorique durant des décennies. Jusqu’à cette fameuse journée du 4 juillet 2012 où les physiciens des expériences Atlas et CMS du grand collisionneur de hadrons du Cern ont annoncé avoir observé une particule d’une masse d’environ 126 GeV, qui s’est désintégrée aussitôt. Le boson de Higgs ? Les physiciens des expériences Atlas et CMS le confirment un an plus tard en publiant leurs résultats, validant ainsi le modèle standard Brout-Englert-Higgs (BEH).

Les chercheurs de la région AuRA ont largement contribué au programme de physique du LHC et à la découverte du boson de Higgs, en particulier ceux de l’institut national de physique nucléaire et de physique des particules (CNRS-IN2P3). Les détecteurs Atlas et CMS ont été conçus et construits avec la participation d’équipes d’Annecy, Clermont-Ferrand, Grenoble, Lyon…, et la grille de calculs pour le LHC qui relie des centres de calculs du monde entier (pour réaliser simultanément jusqu’à 200 000 opérations d’analyses de physique) a pu compter sur le concours du Centre de calcul de l’IN2P3.

Un prix Nobel qui rejaillit sur le travail des chercheurs régionaux

Peu de temps après la preuve de l’existence du boson de Higgs au Cern, François Englert et Peter Higgs ont été lauréats du Prix Nobel de physique 2013 pour ″la découverte théorique du mécanisme qui contribue à notre compréhension de l’origine de la masse des particules subatomiques et récemment confirmée par la découverte, par les expériences Atlas et CMS auprès du LHC du Cern, de la particule fondamentale prédite″. Cette récompense marque une véritable reconnaissance pour le travail et l’engagement de la communauté des chercheurs d’Auvergne-Rhône-Alpes, et de leurs confrères, pour confirmer l’hypothèse des deux physiciens nobelisés.

Pour aller plus loin : Le boson de Higgs sur le site internet du CERN : Le boson de Higgs | CERN (home.cern)