PARTICULES ÉLÉMENTAIRESCaractères généraux

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Les moyens de recherche

Il s'agit d'accélérer les particules élémentaires (électrons, protons) à des énergies de plus en plus élevées. Les développements technologiques permettent de construire des accélérateurs de plus en plus puissants dans des limites budgétaires acceptables. On est ainsi passé ainsi de 100 MeV (1950) à plusieurs dizaines de gigaélectronvolts (1975) et à la dizaine de téraélectronvolts en 2007.

Cela demande une grosse concentration de moyens, donc un tout petit nombre de gros laboratoires offrant des faisceaux de particules accélérées à un grand nombre d'utilisateurs extérieurs. La physique des particules demande aussi des collaborations importantes pour réaliser les détecteurs permettant d'analyser les collisions de haute énergie.

En Europe, de tels besoins impliquent une internationalisation des moyens de recherche, centrée sur le Cern, et à une moindre mesure sur Desy dont le statut national s'accompagne d'une forte participation internationale.

Les accélérateurs

Après les premiers accélérateurs électrostatiques, puis le développement des cyclotrons et des synchrotrons, la physique des particules a beaucoup profité de la mise au point des collisionneurs de particules, que ce soit des électrons ou des protons. Le Cern a fait œuvre de pionnier, en 1971, avec les I.S.R. (Intersection Storage Rings), où deux protons se heurtaient de plein fouet, puis avec l'accélération simultanée de protons et d'antiprotons dans le S.p.p̄.S. (anciennement S.P.S., Super Proton Synchrotron), en 1981. C'est grâce à cet outil que le W et le Z ont pu être découverts, car il fallait une énergie de l'ordre de 600 GeV dans la collision proton-antiproton pour obtenir la centaine de gigaélectronvolts nécessaire à une collision quark-antiquark pour la formation du W (81 GeV) et du Z (91 GeV). Le prix Nobel 1984 fut décerné à Carlo Rubbia et à Simon Van der Meer pour cette découverte. Le nombre de particules par faisceau dans les collisionneurs est cependant typiquement cent milliard [...]

Site du Cern

Photographie : Site du Cern

Photographie

Cette vue aérienne montre l'emplacement du Cern, à cheval sur la frontière franco-suisse (la ligne pointillée souligne la frontière). L'accélérateur souterrain est souligné par le cercle blanc avec les différents détecteurs que positionnent les points blancs. 

Crédits : CERN

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Énergie nucléaire

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Particules élémentaires : propriétés

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Modes d'interaction des quarks et des leptons

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Écrit par :

  • : physicien au Cern, Genève, membre de l'Académie des sciences de Suède, correspondant de l'Académie des sciences de France
  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Maurice JACOB, Bernard PIRE, « PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 août 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-caracteres-generaux/