Écrire l'histoire de l'Univers, tel est l'objectif commun aux physiciens des particules et aux astrophysiciens. Pour y parvenir, ils combinent deux approches : la voie de l'infiniment petit, que l'on emprunte via de gigantesques accélérateurs comme le LHC, et celle de l'infiniment grand, dont le laboratoire est l'Univers. Et celui-ci conserve encore bien des secrets... Entre mécanique quantique et relativité générale, la physique des infinis bouscule nos certitudes et ouvre des perspectives vertigineuses.

Le salon scientifique. Conversation sur la physique

Ecrire l'histoire de l'Univers, tel est l'objectif commun aux physiciens des particules et aux astrophysiciens. Pour y parvenir, ils combinent deux approches : la voie de l'infiniment petit, que l'on emprunte via de gigantesques accélérateurs comme le LHC, et celle de l'infiniment grand, dont le laboratoire est l'Univers. Et celui-ci conserve encore bien des secrets... Entre mécanique quantique et relativité générale, la physique des infinis bouscule nos certitudes et ouvre des perspectives vertigineuses.

Conversation sur la physique

Écrire l'histoire de l'Univers, tel est l'objectif commun aux physiciens des particules et aux astrophysiciens. Pour y parvenir, ils combinent deux approches : la voie de l'infiniment petit, que l'on emprunte via de gigantesques accélérateurs comme le LHC, et celle de l'infiniment grand, dont le laboratoire est l'Univers. Et celui-ci conserve encore bien des secrets. Entre mécanique quantique et relativité générale, la physique des infinis bouscule nos certitudes et ouvre des perspectives vertigineuses.

Ecrire l'histoire de l'Univers, tel est l'objectif commun des physiciens des particules et des astrophysiciens. Pour y parvenir, deux approches s'épaulent : la voie de l'infiniment petit, que l'on emprunte via de gigantesques accélérateurs de particules, et celle de l'infiniment grand, dont le laboratoire est l'Univers. Un Univers qui est bien loin d'avoir livré tous ses secrets. On connaît à peine 4,8 % de la matière qui le constitue, le reste étant composé de matière noire (25,8 %) et d'énergie noire (69,4 %), toutes deux de nature inconnue. Et si la récente découverte du boson de Higgs valide le Modèle standard de la physique des particules, celui-ci est toujours incomplet et doit être étendu ou dépassé. Est-on arrivé au bout du jeu de poupées russes de la matière ? Quelles sont les particules manquantes ? Faut-il revoir les lois fondamentales ? Quels instruments mettre en oeuvre pour accéder à cette "nouvelle physique ?" Comment parler de Super Big Science aux citoyens et aux décideurs politiques ? Entre mécanique quantique et relativité générale, entre infiniment petit et infiniment grand, la physique des infinis démonte des certitudes et ouvre des perspectives inédites. Au-delà des enjeux scientifiques, elle nous permet d'accéder à des questionnements culturels et philosophiques sur la nature de la réalité et sur le concept d'origine de l'Univers. Dans un dialogue passionnant, les auteurs nous invitent à débattre avec eux de cette quête de l'infini, et à penser le monde vertigineusement.

La physique des infinis

Le boson? C'est l'ultime particule élémentaire prédite par la théorie de l'infiniment petit, qui manquait encore et dont la découverte, grâce au grand collisionneur de hadrons du CERN, a été annoncée au monde entier le 4 juillet 2012. Postulée en 1964 par Robert Brout, François Englert et Peter Higgs, elle explique que le photon - particule qui transmet la force électromagnétique - n'a pas de masse, à l'encontre de celles véhiculant la force faible. Une telle dissymétrie était a priori incompatible avec la symétrie fondamentale, dite 'de jauge', sur laquelle est fondé le modèle standard de la physique des particules. 

Le chapeau mexicain? C'est le mécanisme grâce auquel le boson rend compte, en préservant les acquis du modèle standard, de l'origine des masses des particules élémentaires. 

Le boson et le chapeau mexicain se placent à la croisée - retracée par les deux auteurs en dialogue avec François Englert - des chemins de l'évolution des théories de l'astrophysique contemporaine et, sur près de trente années, d'une véritable aventure scientifique, technologique et humaine menée par le CERN, dont Michel Spiro fut le président du Conseil. 

Mais la particule observée a-t-elle les propriétés définies par le modèle standard, ou en possède-t-elle d'autres, prédites par des théories concurrentes des composants élémentaires de la matière? Faudra-t-il bientôt écrire encore un nouveau grand récit de l'univers?

Le boson et le chapeau mexicain - Un nouveau grand récit de l'univers

Dans Ilium, Dan Simmons imagine que les physiciens de l'Institut de Paris ont, à la suite d'une malencontreuse expérience, laissé s'échapper un trou noir microscopique qui, avant de se précipiter vers le centre de la Terre, a détruit une part non négligeable de Paris, appelé désormais « Paris Crater ». Les physiciens de tous pays rassemblés au CERN autour du LHC pourraient-ils déclencher la destruction de la Terre, voire de l'Univers entier ? Mais quel lien y aurait-il entre le plus puissant accélérateur de particules au monde et ces dévoreurs de matière, bien plus imposants que notre Soleil ?

Le LHC peut-il produire des trous noirs ?

Découverte inopinément par Henri Becquerel au crépuscule du XIXe siècle, la physique nucléaire aura profondément marqué le XXe siècle dans les domaines militaire, politique et technologique, comme, bien entendu, dans les sciences. La production d'énergie et les innombrables utilisations pratiques des outils nucléaires, dans la médecine, dans l'art, dans l'industrie, dans l'environnement, sont devenues des éléments familiers de la vie humaine. Les multiples débats pour ou contre le Nucléaire qui imprègne notre vie et imprégnera celle de nos descendants, montrent une tendance fâcheuse à purement et simplement ignorer les choses telles qu'elles sont. Une information factuelle est certainement utile. Par ailleurs, la physique nucléaire a eu comme sous-produit la physique des constituants fondamentaux de la matière. Elle est essentielle pour comprendre l'origine et la structure du monde dans lequel nous vivons au travers de l'astrophysique nucléaire et de la cosmologie.
Ce livre est principalement conçu comme un document d'ouverture à des sciences et technologies d'une grande diversité. Nous souhaitons qu'il serve de tremplin pour approfondir, ou simplement comprendre, tel ou tel aspect du domaine. Après avoir décrit les principaux aspects des noyaux atomiques et de leur exploration, nous aboutirons naturellement à une première compréhension d'une grande diversité de problèmes. Parmi ces problèmes, on trouvera la physique fondamentale, les quarks et les leptons, les technologies nucléaires, radioactivité et production d'énergie, et une introduction à l'astrophysique nucléaire.

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