A propos

Description, histoire, objectifs du projet

4.3 Repousser les limites

Claire Adam

Le LHC est en pleine maturité et l’étape suivante,  » LHC haute luminosité « , en phase de réalisation. Mais les projets de la physique des hautes énergie demandent efforts, concertation et temps : il faut déjà penser à l’avenir.

La chronologie d’une expérience actuelle, ATLAS, donne : un aperçu des enjeux

Interview de Fabiola Gianotti, en 2016 : le futur du CERN pourrait être plus grand

DÉCOUVRIR : une ambition pour l’Europe

En 2019, l’évaluation de l’intérêt scientifique d’un collisionneur de 100km avait suffisamment progressé pour que la mise à jour 2020 de la stratégie européenne pour la physique des particules prévoie que :

L’Europe, en collaboration avec la communauté mondiale, devra étudier la faisabilité d’un collisionneur de hadrons de prochaine génération à la plus haute énergie atteignable, avec, comme première phase éventuelle, la construction d’un collisionneur électron-positon.

Dans cette perspective, l’étude de faisabilité relative au Futur collisionneur circulaire (FCC) a pour objectif de déterminer la viabilité technique et financière d’une telle installation au CERN.

EN SAVOIR PLUS : que recouvre une étude de faisabilité ?

Une exposition a présenté, lors de la Fête de la science 2021, les motivations scientifiques, les valeurs du CERN et la longue, longue liste des vérifications logistiques et des développements techniques qui devront être étudiés en détail avant de conclure, dans 5 ans… si franchir une étape de plus dans la région est « faisable » .

Cette exposition tout récente n’est pas encore disponible, mais une version un peu plus ancienne est en ligne : the code of the Universe

GROS PLAN SUR : la position particulière du LAPP

Les propositions de placement du tunnel et des infrastructures ne sont pas encore figées. Mais, si le projet se réalisait, un des sites expérimentaux serait situé dans le voisinage du Grand Annecy : les compétences et le tissus de liens tissés par le LAPP au fil des ans seront alors un apport précieux.

C’est pourquoi le laboratoire fait partie du projet européen FCC-IS, Future Circular Collier Innovation Study, chargé en particulier de la communication locale et de favoriser l’évaluation des aspects sociaux-économiques par des rencontres et études.

Pour suivre les études de faisabilité des collisionneurs futurs :

Sur la toile : Nouvelles du CERN

Quatre fois par an : Accelerating News

Site web et réseaux sociaux : @FCC_study et http://cern.ch/FCC

4.2 Boson & champ de Higgs

Claire Adam

De la découverte retentissante à l’étude fine et systématique d’un objet très particulier.

DÉCOUVRIR : une traque de 50 ans

Dans les médias : Euronews au moment de la découverte

Par les acteurs : depuis la salle de contrôle, la chasse au Higgs

Par un théoricien : comme un champ de neige

Par un humoriste : Karim Duval #enigmass

EN SAVOIR PLUS : sur ce qu’on appelle la masse

Sandrine Laplace : à l’occasion du Prix Nobel (2015) une conférence du soir sur le boson de Higgs

Etienne Klein explique les enjeux (en 2012) : la masse des particules ; et développe (en 2018) : la structure fondamentale

GROS PLAN SUR : les prochaines campagnes de prises de données

Le groupe ATLAS du LAPP est très fortement impliqué dans l’amélioration du calorimètre de l’expérience et dans la préparation de l’analyse des données du prochain « run » du LHC, qui démarrera en 2022

Pour avoir des nouvelles fraiches du redémarrage du LHC, consultez les sites web et réseaux sociaux du CERN et de l’Expérience ATLAS

19 octobre 2021, premiers tests (concluants) du fonctionnement du LHC.

Cette image spectaculaire ne vient pas d’une collision à haute énergie, mais d’un test qui permet de vérifier le bon état de tout le détecteur ATLAS.

Plus de détails : ici

5.2 Le cas neutrino

Claire Adam

Le groupe « neutrinos » du LAPP répartit ses activités entre trois expériences complémentaires : SuperNEMO, Stereo et DUNE. On peut lire, sur le site web du LAPP, une introduction à leur travail

DÉCOUVRIR : cette particule insaisissable

Point de départ : qu’est-ce qu’un neutrino ?

Journal du CNRS : les physiciens à l’assaut des neutrinos [ et trois autres articles ]

Une conférence Amphi pour tous, par D.Duchesneau du LAPP : Surprenants neutrinos

En anglais, mais réjouissant : How big is a neutrino ?

EN SAVOIR PLUS : le LSM, laboratoire souterrain de Modane

Inauguration de « Super Nemo » : visite au coeur de la montagne

GROS PLAN SUR : le projet DUNE

Au CNRS/IN2P3 : première pierre pour l’expérience neutrinos internationale

Au CERN : la plateforme neutrino

A Fermilab : DUNE at LBNF [ et toutes les vidéos de Even Bananas et de Subatomic Stories ]

Fête de la science 2021 : une conférence de Laura Zambelli, physicienne du groupe neutrino, sera très bientôt en ligne

2.2 Observer les galaxies

Claire Adam

L’observatoire Vera C. Rubin – anciennement appelé « Large Synoptic Survey Telescope » (LSST) – est en cours de construction au Chili. Dès la fin 2022 il va entamer le plus grand relevé astronomique jamais effectué.

Reportage CNRS : Le film de notre univers

DÉCOUVRIR: Véra Rubin et ces étoiles qui tournent beaucoup trop vite ?

Vera, ce que nous ne voyons pas : une création de la compagnie Hallet Eghayan , premier opus d’un cycle inspiré par les femmes de science.

L’enregistrement de la soirée sera bientôt en ligne : sur ce site

Le Monde a également consacré à Véra Rubin épisode de la série « chercheuses d’étoiles » : La matière noire, ce fantôme cosmique qui hante le cosmos .

EN SAVOIR PLUS : sur l’observation systématique du ciel

Amphis Pour Tous : Cosmologie, comment en sommes nous arrivés là ?

Par Dominique Boutigny, passionné d’astronomie et responsable de l’équipe du LAPP

DÉFIS TECHNIQUES : Rubin-LSST, alarmes & avalanche de données

Plus d’informations sur le site du LAPP et sur le fil twitter de Rubin-LSST France.

Site de la partie française de la collaboration

Parmi les laboratoires de l’IN2P3 impliqués, le groupe du LAPP a choisi d’étudier plus particulièrement les amas de galaxies lointaines. Il a des liens forts avec le centre de calcul de l’IN2P3, à Lyon, qui aura un rôle majeur dans le traitement des données.

1.2 Deux infinis, deux modèles standards

Claire Adam

DÉCOUVRIR : les liens entre le cosmos et les expériences en laboratoire

Le livre, gratuit et en ligne : Passeport pour les deux infinis

Exposition en ligne : 50 ans de physique des deux infinis . Et l’album des 50 photos

Video : zoom sur l’infiniment petit . Ou, en anglais : Powers of Ten (1977)

EN SAVOIR PLUS : sur les modèles « standard » des deux infinis

Infiniment petit – La physique des particules

Amphis Pour Tous : Physique des particules , le grand écart ? , par Paul Sorba

Infiniment grand – Big bang et cosmologie

Amphis Pour Tous : Cent ans de cosmologie, ou la naissance du big bang, par Richard Taillet

RÉALISATIONS : en 2016 le LAPP fête ses 40 ans, en 2021 l’IN2P3 passe le cap des 50 ans.

Dans la chronologie des 50 ans de l’IN2P3 : ne manquez pas le LAPP

Journal du CNRS : La France a été présente dans toutes les grandes découvertes du domaine

En 2016, le LAPP fête ses 40 ans !

1.1 EUTOPIA

Claire Adam

Au LAPP et au LAPTh, environ 200 personnes, chercheurs, doctorants, ingénieurs, techniciens, personnels administratifs et visiteurs participent à des recherches sur constituants de la matière, leurs interactions fondamentales, ainsi que les connections entre l’infiniment petit et les grandes structures de l’univers.

DÉCOUVRIR : deux laboratoires

C’est au sein de collaborations internationales regroupant des milliers de chercheurs que les équipes du LAPP poursuivent des programmes expérimentaux auprès des grands accélérateurs du CERN ou des grands instruments dédiés à l’observation des signaux en provenance du cosmos. Le programme scientifique s’articule selon trois thématiques principales : mesures auprès des accélérateurs de particules, étude des neutrinos, observation du cosmos.

Présentation, sur le site du laboratoire : lapp.in2p3.fr

Pour la physique théorique, les activités du LAPTh sont centrées autour de trois grands thèmes de recherche: phénoménologie en physique des particules, astroparticules et cosmologie, physique mathématique, en particulier en théorie des champs, cordes et symétries.

Présentation, sur le site du laboratoire : lapth.cnrs.fr

EN SAVOIR PLUS : sur la recherche au CNRS, ses buts et ses métiers

CHERCHER – DÉCOUVRIR – COMPRENDRE . L’étude des deux infinis est la vocation de l’IN2P3, institut du CNRS qui fête en 2021 :

Cinquante ans de physique des deux infinis.

CONCEVOIR – REALISER – TRANSMETTRE . Les services techniques du laboratoire conçoivent des instruments toujours plus performants, capables de fonctionner dans des environnements extrêmes : électronique de lecture des signaux issus des détecteurs, systèmes mécaniques alliant automatisme et contrôle vibratoire, systèmes de refroidissement, modélisation et simulation. Le calcul scientifique et le stockage des données font appel à des compétences variées, tout autant que la mise en musique des déplacement, partenariats européens, ressources humaines et financières. Autant d’aspects qui sont au coeur des visites de l’Espace Découvertes.

RÉALISATIONS : l’ Espace Découvertes

EUTOPIA a été conçue comme un espace vivant qui se développera sur la durée, grâce à des apports multiples, avec 3 fils rouges :

  • Promouvoir la science et les réalisations du laboratoire auprès des jeunes publics
  • Mettre en valeur les projets et partenariats au niveau local, national et international
  • Soutenir l’évolution de la société en développant des échanges avec le public, les élèves et professeurs, les spécialistes d’autres champs de recherche.

3.1 Ondes gravitationnelles

Claire Adam

Nées dans une nébuleuse, les étoiles les plus massives meurent de façon extrêmement violente en s’effondrant sur elles-mêmes. Leurs restes, devenus étoiles à neutron ou trous noirs, entrent parfois en collision avec la réplique d’un astre compagnon, engendrant d’infimes vibrations de l’espace-temps : les ondes gravitationnelles, prédites par Einstein en 1916 et détectées un siècle plus tard.

DÉCOUVRIR : des mouvements infinitésimaux, pour une découverte majeure

Le LAPP fait partie de la collaboration VIRGO

Visages familiers dans un reportage du CNRS: Détecter les ondes gravitationnelles

En anglais, mais très visuel : le principe de détection

EN SAVOIR PLUS : sur les résultats actuels et l’analyse des données

Histoire d’une nouvelle astronomie, les ondes gravitationnelles – Amphi pour tous par Didier Verkindt (2018)

A l’écoute des étoiles – Amphi pour tous par Damir Buskulic (2014)

En 2021, 90 événements sont répertoriés dans un nouveau catalogue : toutes les clés de lecture sont dans cette vidéo de présentation , et les explications dans ce podcast radio.

Science ouverte et partage des données : Gravitational Waves Open Science Center

DÉFIS TECHNIQUES: de Virgo à Advanced Virgo et… à la prochaine étape

Sur le site web du LAPP : activités en cours du groupe Virgo

En 2021, un colloque fait le point sur les projets et priorités de la communauté française [ #astroparticules ]

Un projet de deuxième génération en Europe : ET, Einstein Telescope

4.1 Matière et forces

Claire Adam

Les collisions de protons permettent de créer au CERN de nouvelles particules dont certaines, instables, n’existaient qu’au début de l’univers.

En étudiant leurs interactions, les physiciens cartographient patiemment un monde fait pour l’instant de douze briques élémentaires, quatre forces, et du boson de Higgs.

DÉCOUVRIR : briques et forces, le LEGO élémentaire

Matière et forces élémentaires : une introduction par L’esprit sorcier .

Par nos collègues : 

La parole est à nos visiteurs :

En anglais, mais excellent : The Most Successful Scientific Theory Ever: The Standard Model

EN SAVOIR PLUS : sur le LHC, accélérateur unique au monde

Sites web plus institutionnels :

GROS PLAN SUR : les réalisations du LAPP

Lors de la constitution des équipes et des collaborations, le LAPP a choisi de contribuer à deux d’entre elles : ATLAS et LHCb. Ces engagements de longue – très longue – durée ont couvert des domaines de compétence très variés : conception, construction, exploitation, calibration, maintenance et amélioration de parties importantes du détecteur, ainsi que collecte, traitement et analyse des données et responsabilités d’encadrement.

Site web du laboratoire :

5.1 Antimatière

Claire Adam
3e étape : si la matière est courante dans l’univers, l’antimatière, elle, est très peu observable.

Pour chaque particule de matière existe son équivalent en antimatière. On sait la créer et l’étudier en laboratoire, mais où est elle dans l’univers ?

Lire : l’énigme de l’asymétrie matière antimatière

DÉCOUVRIR : équation, détection

Qu’est-ce que l’anti-matière : Hubert Reeves répond

Lire : Tout est parti d’une équation

EN SAVOIR PLUS : questions ouvertes

Marie-Hélène Schune, membre de la collaboration LHCb, présente son parcours au CNRS avant de tout expliquer lors d’un événement festif : la nuit de l’antimatière (2019)

Richard Taillet, physicien du LAPTh, fait le point sur : l‘antimatière dans l’univers

GROS PLAN SUR : fantasmes et idées fausses

L’antimatière fait rêver. Il y a quelques années un livre et un film, « Angels and Demons », ont attiré l’attention sur une des zones du CERN, l’ Antiproton Decelerator (AD)

Les questions et réponses sont regroupées sur ce site web [ en anglais ] et résumées [ en français ] : en moins d’une minute !

3.2 Astronomie gamma

Claire Adam

Les événements les plus violents de l’univers comme l’effondrement d’étoiles ou la fusion d’étoiles à neutrons sont à l’origine de l’émission de sursauts gamma. 

Sans charge électrique, leur trajectoire n’est pas déviée par les champs magnétiques galactiques : ils sont ainsi de rares et précieux messagers.

DÉCOUVRIR : les rayons gamma de très haute énergie, messagers des phénomènes les plus violents

Des explosions cosmiques extrêmement énergétiques sont à l’origine de sursauts gamma (GRB, pour Gamma Ray Bursts), durant quelques dizaines de secondes seulement. Ce sont les explosions les plus lumineuses de tout l’Univers. Ces sursauts sont suivis par une phase plus longue d’émission dite rémanente principalement en optique et en rayons X, émission décroissant rapidement au cours du temps. 

Video ( en anglais ) : gamma rays, from emission to discovery

EN SAVOIR PLUS : sur 20 ans d’observations en Namibie

Le High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), en Namibie, prend des données depuis les années 2000.

GROS PLAN SUR : un observatoire international, deux sites

Le Cherenkov Telescope Array (CTA ) est un projet d’observatoire international pour l’astronomie gamma de très haute énergie. L’Observatoire CTA est composé de télescopes de grande taille (LST), de taille moyenne (MST) et de petite taille (SST) avec des miroirs d’un diamètre respectivement de 23m, 12m et 4m. Ces infrastructures sont déployées sur deux sites : La Palma (Îles Canaries) et Paranal (Chili). Un télescope LST prototype est en fonctionnement sur le site La Palma.

Sur le site du laboratoire : réalisations et thèmes de recherche du groupe CTA-LAPP

Lors de la Fête de la Science 2021, le public a pu découvrir la salle de contrôle, d’où tous les paramètres du premier télescope actif de CTA peuvent être surveillés à distance. Lire le récit de ces nuits un peu particulières : sur le site du laboratoire