Objectifs du LHC

Objectifs du LHC

Les physiciens espèrent apporter des éléments de réponse à plusieurs questions concernant la physique des particules et la cosmologie à l’aide de ces détecteurs :

  • Le modèle standard décrit de façon remarquablement précise la physique des particules. Il prédit l'existence d'une particule, appelée boson de Higgs, dont la détection est un des objectifs prioritaires du LHC.
  • De nombreux arguments théoriques favorisent l'existence de ce que l'on appelle la supersymétrie, qui prédit que chaque type de particule connue possède un alter-ego appelé superpartenaire. La mise en évidence de la supersymétrie est le second enjeu du LHC.
  • De très nombreux modèles de supersymétrie existent. Si la supersymétrie est détectée, le LHC sera en mesure de faire le tri entre les modèles viables.
  • Les observations cosmologiques indiquent qu'une grande partie (96%) de la masse de l'univers est sous forme de constituants inconnus en laboratoire. L'un de ces constituants, appelé faute de mieux le connaître, la "matière noire", pourrait être mis en évidence au LHC.
  • Des modèles de physique des hautes énergies, notamment la théorie des cordes, prédisent l'existence de dimensions supplémentaires en sus des trois dimensions d'espace que nous connaissons. Certaines collisions réalisées au LHC pourraient indirectement les mettre en évidence, notamment par la formation de trous noirs microscopiques.
  • Il semble probable que matière et antimatière existaient en quantités égales lors du Big Bang. Par la suite, un phénomène très mal connu a vraisemblablement généré un léger surplus de matière sur l'antimatière (ce phénomène est appelé baryogénèse). Matière et antimatière se sont ensuite annihilées en quantités strictement égales, ne laissant au final que l'infime surplus de matière. Le LHC pourrait être en mesure de mieux expliquer ce processus.
  • Les noyaux atomiques sont constitués de protons et de neutrons, chacun étant composé d'entités plus élémentaires appelées quarks. Les quarks n'existent aujourd'hui pas isolément, mais uniquement par groupes de 2 ou 3 particules (3 dans le cas des neutrons et des protons). Cette propriété est appelée confinement des quarks. Selon toute vraisemblance, à très haute température, les quarks peuvent exister isolément. Le LHC tentera de mettre en évidence cette « transition de déconfinement », et les propriétés de ce nouvel état de la matière appelé plasma quark-gluon.

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Commentaires (1)

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