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Des mesures précises de collisions de particules à haute énergie

Juste après le Big Bang, l'univers était comparable à ce que l'on appelle une «soupe primordiale» très dense et chaude. Les scientifiques ont développé des techniques pour s'assurer que les conditions similaires créées dans les accélérateurs de particules offrent un aperçu précis des premiers moments de l'Univers.
Des mesures précises de collisions de particules à haute énergie
La soupe primordiale est constituée de particules bougeant à une vitesse proche de celle de la lumière. Elle est composée de quarks, des particules de matière élémentaire, et de nombreux gluons, des particules de force élémentaire à l'origine de la force qui «colle» les quarks en protons, en neutrons et autres particules. Des accélérateurs de particules puissants ont permis de recréer des conditions similaires à celles suivant immédiatement la naissance de l'univers.

Le Grand Collisionneur de hadrons (LHC) est le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules du monde. Le détecteur ATLAS, lourd de 7000 tonnes, et l'un des deux détecteurs polyvalents du LHC, collecte des débris de collisions sous la forme de nouvelles particules volant dans toutes les directions.

Le programme Relativistic Heavy Ion (RHI), mené au LHC, a créé les collisions d'ions lourds à haute énergie les plus fortes au monde, surpassant celles du collisionneur d'ions lourds relativistes (RHIC) aux États-Unis. Des expériences supportées par le programme promettent de fournir des renseignements intéressants sur l'origine de l'univers.

Des scientifiques ont lancé le projet GLOBALHIATLAS, financé par l'UE, afin de finaliser les mesures associées à ces expériences et d'assurer des conclusions fiables et fermes. Ils ont particulièrement étudié la dépendance de diverses caractéristiques générales des collisions de RHI (dont le flux elliptique) sur la centralité, définies par le nombre de nucléons (protons ou neutrons) actifs dans une collision.

Avec leur méthodologie, les scientifiques ont pu estimer le nombre de nucléons actifs, le nombre de collisions entre eux ainsi que d'autres paramètres. Les chercheurs ont, de plus, comparé les résultats obtenus au LHC avec ceux des expériences du RHIC et avec des prévisions dérivées de modèles basés sur les données du RHIC. Enfin, les chercheurs ont étudié la production de hadrons chargés, sachant que les hadrons sont des particules composites faites de quarks et offrent un aperçu de la naissance et de l'évolution de l'univers primitif.

GLOBALHIATLAS a posé les fondements pour des mesures fiables et précises relatives aux collisions de RHI à haute énergie au LHC pour assurer que les inférences concernant les origines et l'évolution de l'univers soient correctes. De plus, de meilleures connaissances sur la performance du détecteur ATLAS dans l'environnement dense de ces collisions joueront un rôle important dans les expériences futures.

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