Florilège de vidéos pour le Cern, explorateur des secrets de la matière et des forces depuis 70 ans

Le Cern a aujourd'hui 70 ans. C'est l'occasion de retracer l'histoire du plus grand centre de recherche en physique des particules au monde et de voir ou revoir toute une série de vidéos.

Comme l'expliquent les vidéos précédentes, la reconstruction de l'Europe après la Seconde Guerre mondiale imposait la collaboration de nations autrefois ennemies. La recherche fondamentale était l'un des domaines qui permettait d'œuvrer dans ce sens. Il fallait aussi éviter la fuite des cerveaux vers les États-Unis, où avaient déjà émigré quelques-uns des plus éminents physiciensphysiciens du vieux continent, ce qui avait contribué au succès du projet Manhattan autour de Robert Oppenheimer.

Une véritable coopération scientifique européenne ne pouvait évidemment pas se faire autour de la physique des armes nucléaires, le sujet étant sensible et entouré de trop de secrets. Si un grand laboratoire voyait le jour, comme l'appelaient de leurs vœux des personnalités comme les prix Nobel de physique Louis de BroglieLouis de Broglie et Isidore Rabi, cela ne pouvait donc pas se faire autour d'un réacteur nucléaire mais plutôt d'un accélérateur de particules. Après avoir exploré les mystères du noyau atomique au cours des années 1930 à 1940, les physiciens défrichaient en effet à l'époque un nouveau territoire qui, pour l'essentiel, ne pouvait alors s'étudier qu'avec les rayons cosmiques, à savoir l'univers des particules subatomiques, tels les mésons et les neutrinos.

Des rayons cosmiques aux synchrotrons à protons

Le Conseil européen pour la recherche nucléaireConseil européen pour la recherche nucléaire voit le jour en 1952. Il est chargé d'étudier la faisabilité d'un laboratoire européen autour de la physique des hautes énergies, par opposition à celle des réactions nucléaires qui se font à des énergies plus faibles. Il laissera la place en 1954 à l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire dont la création est officialisée le 29 septembre de la même année.

On continuera cependant à utiliser l'acronyme de Cern pour le désigner. De nos jours, ce terme évoque le centre dont la constructionconstruction avait débuté en mai 1954 sur la plaine de Meyrin, une commune suisse du canton de Genève, et les grands accélérateurs qui lui sont associés comme le LHC ou le Proton Synchrotron (PSPS).

On peut trouver sur le site du Cern plusieurs rétrospectives des 30 premières années des accomplissements du laboratoire comme celles données en lien ci-dessous.

• CERN70 : Des savants bâtisseurs d'Europe
• CERN70 : Le Laboratoire sort de terre
• CERN70 : Les particules à la trace

Cette image prise dans une chambre à bulles montre les trajectoires des particules courbées par un champ magnétique. Le sens de la courbure donne le signe de la charge de la particule, et le rayon de courbure mesure sa quantité de mouvement, ce qui aide à son identification. Pendant plus d'une décennie, c'est ce genre de photographie qui était utilisé au Cern pour percer les secrets des particules élémentaires. Grâce au prix Nobel de physique français Georges Charpak, on utilise désormais des détecteurs couplés à des ordinateurs. © Cern

• CERN70 : Aux avant-gardes de l’informatique
• CERN70 : Les fils du renouveau
• CERN70 : La voie de l'unification

Des bosons Z et W au boson de Brout-Englert-Higgs

À partir de la fin des années 1950, le Cern va accompagner la découverte du modèle standardmodèle standard de la physique des particules de multiples façons et pas seulement grâce à ses accélérateurs. Plusieurs grands noms de la physique théorique, comme Gerard 't Hooft ou Murray Gell-Mann, vont faire des passages fructueux dans la division de physique théorique du Cern. C'est pendant son séjour que George Zweig va mener ses travaux le conduisant à la théorie des quarks, indépendamment de Gell-Mann. On peut citer aussi la découverte par John BellJohn Bell de ses fameuses inégalités à la suite des réflexions sur le paradoxe EPR qu'il avait menées au Cern au début des années 1960.

Georges Charpak rendra hommage à plusieurs reprises au Cern pour lui avoir permis de développer son célèbre détecteur, la chambre proportionnelle multifils, qui a vu le jour en 1968. Sans cela, bien des découvertes de la physique des hautes énergies depuis près de 40 ans n'auraient pas été possibles. Comme on peut le voir dans la vidéo plus haut, avant l'utilisation de ce détecteur révolutionnaire couplé à un ordinateurordinateur, les « scanning girls » (ainsi appelait-on ce personnel féminin) devaient passer de longues heures à étudier les photos prises dans des chambres à bulles. Une tâche qui devenait de plus en plus difficile au fur et à mesure qu'augmentait le nombre de particules produites dans les collisions.

Mais c'est par la confirmation du modèle des interactions électrofaibles, unifiant la force électromagnétique et la force nucléaire faibleforce nucléaire faible, que le Cern a vraiment acquis ses titres de gloire. Cela a commencé par la mise en évidence des courants neutres, annoncée en 1973, faisant intervenir les bosonsbosons Z postulés par la théorie de Glashow-Salam Weinberg, et s'est poursuivi en 1983 par la découverte directe des bosons W et Z. Celle-ci conduira à l'attribution du prix Nobel de physique l'année suivante à Carlo Rubbia et Simon van der Meer.

Dans la foulée, la chasse au boson de Brout-Englert-Higgs, dont le champ est responsable des massesmasses des bosons W et Z et très probablement aussi de celles des quarks et des leptons, va être ouverte avec les projets qui déboucheront sur la construction du Lep dans un premier temps et, par la suite, du LHCLHC. Elle aboutira à la conférence du 4 juillet 2012 révélant la découverte d'un nouveau boson identifié en 2013 comme étant bel et bien celui découlant des travaux de Peter HiggsPeter Higgs, François Englert et Robert Brout.

Des accélérateurs de particules, des détecteurs et des ordinateurs pour la médecine et la société

Comme le montre la vidéo ci-dessous, le Cern ne se contente pas de sonder les arcanes de la matièrematière, à la recherche des particules de matière noire, des secrets du plasma de quarks-gluons pendant le Big BangBig Bang, ni de chercher à résoudre l'énigme de l'antimatièreantimatière cosmologique. La physique des accélérateurs et des détecteurs a des applicationsapplications en médecine, en particulier dans la lutte contre le cancercancer. On peut aussi citer la création en 1989 du World Wide Web par le Britannique Tim Berners-Lee.