Après bientôt six mois d'exploitation, les expériences du LHC du CERN, à Genève, ont révélé des résultats inattendus à l'occasion de collisions proton-proton.
« Certaines particules semblent liées d'une manière qui n'avait encore jamais été observée dans les collisions de protons et ce nouveau phénomène est apparu dans nos analyses mi-juillet", a précisé le physicien Guido Tonelli lors d'une présentation à des scientifiques des premiers résultats produits par les collisions de protons à une puissance inégalée de 7 TeV. Les protons seraient ainsi dotés de propriétés quantiques qui peuvent être augmentées par ces collisions.
M. Tonelli a prévenu que ces résultats devaient être encore confirmés mais il a assuré que les chercheurs de l'équipe travaillant sur le détecteur n'avaient pas réussi a contrario à démontrer que le nouveau lien découvert n'existait pas. "Nous avons maintenant besoin de plus de données pour analyser complètement ce qui se passe et faire nos premiers pas dans la nouvelle physique, un nouveau monde que le LHC, nous l'espérons, va nous permettre de découvrir", a-t-il encore relevé.
Le Cern souligne toutefois qu'elles comportent "des similitudes avec des phénomènes observés dans les collisions de noyaux au RHIC du Laboratoire national de Brookhaven (États-Unis), qui ont été interprétés comme pouvant être dus à la création de matière dense et chaude dans les collisions".
Ces résultats sont à recouper avec ceux d'ALICE, autre expérience du CERN, dont le détecteur est optimisé pour étudier les collisions de noyaux. Comme les expériences au RHIC, ALICE a pour but d'étudier l'état dense et chaud de la matière qui aurait existé quelques fractions de secondes après le Big Bang. L'objectif est de comprendre comment on est passé de cet état à la matière nucléaire ordinaire qui constitue aujourd'hui notre Univers. L'observation de collisions proton-proton produisant un grand nombre de particules est de bon augure pour cette nouvelle phase de l'exploitation du LHC.
Après avoir présenté des résultats sur les domaines connus de la physique lors des conférences au début de l'été, les expériences du LHC commencent à explorer de nouveaux territoires. ATLAS a récemment repoussé les limites du champ de recherche du quark excité, et LHCb a mis en évidence des « atomes » formés de quarks et d'antiquarks beauté.
Les scientifiques du CERN vont à présent essayer de trouver le fameux « boson de Higgs », le graal de la physique moderne.
La théorie du modèle standard, qui décrit toutes les particules élémentaires, repose sur l'hypothèse que celles-ci soient de masses nulles. Or, les scientifiques ont pu établir expérimentalement les masses de toutes les particules avec de bonnes précisions. Et si photon et gluons sont bien de masse nulle, ce n'est pas le cas des bosons Z et W, ni des quarks et ni des électrons.
Pour sauver le modèle standard, Peter Higgs a imaginé, en 1963 une nouvelle particule, un boson, dit de Higgs. Selon cette idée, les particules acquièrent une masse en interagissant avec un champ omniprésent (le champ de Higgs) porté par ce fameux boson de Higgs. C'est lui qui confère des masses à toutes les autres particules, ainsi qu'a lui même.
La découverte de cette particule que l'on espère prochaine constituerait une étape décisive dans la validation du modèle standard. Mais si on ne trouve pas ce boson de Higgs, alors il faudra se résoudre à réexaminer sur le fond le cadre théorique qui fonde la physique actuelle.
Mais dans les deux cas, il semble bien que le LHC du CERN soit l'outil qu'attendaient les physiciens depuis longtemps pour franchir une nouvelle étape dans la connaissance de la nature la plus intime de notre univers.
René Trégouët
Sénateur honoraire
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
