D0 : représentation graphique d’un événement de production d’une paire quark top / antiquark top.
La physique de l’élémentaire La question est simple : de quoi la matière est faite et quelle est son origine ? Une longue tradition occidentale tente d’y répondre par division, convaincue que la variété de la nature est obtenue par l’assemblage de corpuscules élémentaires d’un petit nombre de types. L’idée est simple et forte, et encore de nos jours, la découverte d’une nouvelle « particule » est un événement aussi bien pour le public que pour les chercheurs. Pourtant, la physique moderne a élargi considérablement les concepts de constituants et d’interactions : depuis la mécanique quantique une particule est aussi une onde, depuis la relativité générale la matière, et l’espace-temps lui-même sont aussi des champs. Dans les théories récentes, les constituants et les interactions sont des cordes et l’espace-temps des membranes ...
Modèle Standard : en abscisse la masse du quark top, en ordonnée celle du W. Ellipse rouge : résultats de LEP 1,
ellipse verte résultats de LEP 2 et du Tevatron. La bande jaune correspond aux prédictions du Modèle Standard pour toute la gamme de masses possibles du boson de Higgs .
Les mesures sont cohérentes avec le Modèle, pour des masses de Higgs plutôt faibles.
Structures et cohérence Derrière les apparences multiples, les physiciens recherchent avant tout des structures, et la cohérence du modèle. Cette capacité d’explication s’est étendue de façon spectaculaire dans les 50 dernières années à l’Univers entier : on sait maintenant relier la structure et l’évolution de l’Univers aux lois microscopiques de la matière. Le cœur de cette compréhension est le modèle standard, qui décrit avec rigueur et précision les constituants de la matière et leurs interactions. Toute nouvelle mesure, qu’elle provienne d’un accélérateur de particules ou d’une observation par satellite, est immédiatement confrontée au modèle standard. Aujourd’hui, des mesures très précises, effectuées sur des objets et dans des gammes d’énergies très variés, confirment toutes le modèle standard.
Encore des questions Malgré ses succès, le modèle standard est plein d’imperfections : un grand nombre de paramètres libres (27), certaines structures totalement inexpliquées, et surtout une insuffisance ontologique. On sait bien décrire les particules et leur comportement, on sait mal ce qui fait qu’une particule est une particule. Pourquoi, à tel endroit, à tel instant, y a t’il une concentration d’énergie qui nous apparaît comme une particule dotée d’une masse ? Ces questions ont été précisées, modélisées, et nous entrevoyons les pistes pour y répondre.
Edelweiss : détecteur de 320 g
(cristal de Germanium).
Expérimentateurs Les physiciens du SPP sont des expérimentateurs. Ils conçoivent les expériences en évaluant les idées théoriques, parfois en les développant eux-mêmes, et en les confrontant aux possibilités techniques pour les tester. Puis ils participent à l’élaboration détaillée des détecteurs, à leur mise en service et au suivi de leur fonctionnement. Enfin, il réalisent l’analyse des données recueillies et la comparaison avec les modèles théoriques envisagés. La relation étroite entre physiciens et services techniques au sein du Dapnia est là un atout essentiel. Dans la plupart des cas, les expériences sont menées par des collaborations internationales qui rassemblent des dizaines d’équipes. Pourtant, on peut souvent reconnaître directement l’impact des physiciens du SPP dans le dessin global d’une grande expérience, dans la conduite de son processus, et dans l’organisation de son analyse.
Les principaux programmes de recherche au SPP La recherche de l’élémentaire se décline actuellement en quatre programmes au SPP : - tests et extensions du modèle standard ; - violation de CP ; - Futurs accélérateurs - neutrinos ; - matière noire et cosmologie.
Répartition des physiciens de SPP par thème (fin 2003).
Vie du service, production scientifique À la fin de 2003, le SPP comptait 81 salariés du CEA, 5 du CNRS et 2 universitaires, 9 visiteurs et 16 doctorants, répartis en 15 groupes de 3 à 18 physiciens. Le soutien est assuré par le secrétariat du service (assistante de direction, dossiers, conférences…) et deux secrétariats des physiciens (missions, congés, ...). Le bon déroulement des thèses est une priorité. Chaque doctorant est accompagné pendant la durée de sa thèse par un « parrain » qu’il choisit lui-même en dehors de son groupe. 20 physiciens ont des activités d’enseignement à l’extérieur du Dapnia, pour des volumes et des auditoires variés. Plusieurs participent au réseau Nepal de présentations de physique dans les lycées.
Le conseil scientifique et technique du SPP se réunit environ 2 fois par an pour examiner les propositions d’expériences ou suivre les expériences approuvées. L’animation scientifique spécifique du service comprend un séminaire et un club des preprints par semaine. Le tableau ci-dessous résume la production scientifique pour les années 2001, 2002, 2003.
Prix scientifiques : 2001 : Emmanuelle Perez, médaille de bronze du CNRS. 2002 : Vanina Ruhlmann-Kleider, médaille d’argent du CNRS. Chef de service : Bruno Mansoulié
maj : 25-04-2013 (8)
