25 Octobre 2017  |  Espace & Particules
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 10/2017

Espace & Particules (10/2017)

ATLAS et CMS fêtent leurs 25 ans
ATLAS et CMS, les deux expériences du Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN, fêtent leurs 25 ans. Le 1er octobre 1992, les deux collaborations présentaient, en effet, leur lettre d’intention pour la construction d’un détecteur auprès d’un futur collisionneur de hadrons. Ces deux documents, d’une centaine de pages chacun, sont considérés comme les actes de naissance des deux expériences généralistes. Ils comportent une description technique assez précise, proche de ce que seront les deux détecteurs, et une longue liste d’instituts et de scientifiques qui avaient rejoint les collaborations. Les lettres d’intention d’ALICE et de LHCb, les deux autres grandes expériences sur le LHC, suivront quelques mois plus tard.
Auparavant, 600 physiciens et ingénieurs issus de 250 instituts du monde entier s’étaient réunis à Évian-les-Bains pour discuter de la physique et des détecteurs du LHC. Les propositions de différents concepts d’expériences furent alors rendues publiques. Carlo Rubbia, alors directeur général du CERN, proposa un calendrier pour la sélection des expériences, avec des lettres d’intention soumises à l’évaluation d’un comité de pairs.
C’est ainsi que fut créé le comité des expériences du LHC (LHCC), qui examina les propositions à partir de l’automne. En juin 1993, le LHCC donnait son feu vert aux deux expériences polyvalentes, qui devaient dès lors élaborer leurs propositions techniques. C’était le début d’une aventure humaine et scientifique, longue, difficile, mais couronnée d’une découverte magistrale, celle du boson de Higgs, ainsi que de nombreux résultats dont la liste continue de s’allonger.
 
Premières ondes gravitationnelles détectées en Europe
Pour la première fois, le détecteur européen, Virgo, installé près de Pise, qui a été remis en service le 1er août après plusieurs années de travaux d’amélioration et quelques mois de tests, a détecté la déformation de l’espace-temps engendrée par la fusion de deux trous noirs, à 1,8 milliard d’années-lumière de la Terre. En effet, le 14 août dernier, les deux bras de 3 km de l’instrument ont ressenti le passage d’une telle onde, 14 ms après qu’elle ait traversé l’un des deux détecteurs américains, LIGO à Livingston (Louisiane) et 6 ms après la même secousse enregistrée sur le second détecteur LIGO à Hanford (État de Washington). Une énergie correspondant à la disparition de la masse de trois soleils s’est dissipée, agitant l’espace-temps
L’arrivée de l’instrument européen dans le dispositif de détection des ondes gravitationnelles permet une bien meilleure localisation des sources de ces ondes. Principalement financé par le CNRS en France et l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) en Italie, Virgo est exploité par 250 physiciens, ingénieurs et techniciens de vingt laboratoires européens.
 
Réussite d’une téléportation quantique sous l’eau
Une équipe de scientifiques chinois dirigée par le professeur Xian Min Jin de l’université Jiao Tong de Shanghai a réussi à produire, à l’aide d’un faisceau laser, une paire de photons intriqués dans un réservoir d’eau de mer de 3,3 m de long. Les tests effectués ont montré que l’intrication quantique était conservée dans 98 % des cas. C’est la première fois que la faisabilité d’un canal quantique dans l’eau est démontrée. Il s’agit là d’un énorme pas en avant, car la téléportation quantique permet l’envoi de messages cryptés. Pour réaliser des échanges inviolables entre sous-marins, il faudra encore augmenter la portée. Ces résultats devront toutefois être confirmés par d’autres équipes indépendantes
Au début de l’année, une autre équipe de chercheurs chinois annonçait avoir téléporté des informations vers un satellite positionné en orbite terrestre à plus de 500 km de distance.
 
New Horizons poursuit sa route
Après avoir survolé Pluton, la sonde de la NASA New Horizons a mis le cap sur l’astéroïde 2014 MU69, un objet de la ceinture de Kuiper, pour un survol prévu le 1er janvier 2019. En regardant cet astre passer devant une étoile depuis la Patagonie, une équipe de la NASA a déterminé qu’il était peut-être double, sans qu’il soit possible de conclure si les deux corps sont collés l’un à l’autre. 2014 MU69 a été découvert grâce aux données collectées le 24 juin 2014 par la caméra à large champ  du télescope spatial Hubble. Il a un diamètre estimé de 30 à 45 km et se situe à une distance de 43,4 unités astronomiques du Soleil.
Une exoplanète en train de perdre son atmosphère
Des astronomes de l’Université de Genève (UNIGE) membres du Pôle national de recherche PlanetS, en collaboration avec les universités de Berne, Warwick, Grenoble Alpes et l’Institut d’astrophysique de Paris, ont braqué le télescope spatial Hubble sur une exoplanète qui avait déjà été observée perdant son atmosphère. Celle-ci forme un immense nuage d’hydrogène, donnant à la planète l’aspect d’une comète géante. Cependant, les précédentes observations, datant de 2015, n’avaient pu couvrir l’ensemble du nuage, dont la forme avait été prédite par des simulations numériques. Grâce à de nouvelles observations, les chercheurs viennent enfin de confirmer leur prédiction. Les résultats ont été publiés dans la revueAstronomy & Astrophysics.
 
Une avancée dans le mystère des rayons cosmiques
Les rayons cosmiques de très haute énergie (>1018 eV) qui frappent régulièrement la Terre sont connus depuis des décennies, mais leur origine ainsi que les mécanismes capables de les accélérer à de telles vitesses déconcertent les scientifiques. Une collaboration internationale réunissant près de 500 physiciens suggère que ces mystérieuses particules pourraient provenir de l’extérieur de la Voie lactée. Pour arriver à cette conclusion, ils ont étudié les enregistrements du plus grand observatoire de rayons cosmiques, l’Observatoire Pierre-Auger, situé en Argentine. Lorsque ces particules atteignent l’un des 1600 détecteurs Tcherenkov de l’observatoire, espacés dans un quadrilatère de 3000 km², les chercheurs peuvent alors déterminer leur provenance.
Dans cette nouvelle étude, plus de 300’000 particules cosmiques ont été étudiées, provenant de nombreuses directions. Mais une majorité d’entre elles sont issues d’une zone particulière réunissant de nombreuses galaxies, dont certaines sont éloignées de centaines de millions d’années-lumière. Malheureusement, cette zone du ciel est encore trop large pour pouvoir déterminer exactement la provenance de ces particules. Cette découverte est toutefois d’une grande importance, car elle permettra de mieux comprendre ce qui se passe à l’extérieur de notre système solaire et de la Voie lactée.


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