Le 15 septembre 2000
Communiqué
de presse
Des
collisions de noyaux d’or pour recréer un nouvel état de la matière
Au laboratoire national de Brookhaven aux Etats-Unis, les
physiciens ont réussi avec l’accélérateur RHIC et grâce à des collisions entre
noyaux d’or à recréer un état de la matière qui devait exister quelques
millionièmes de secondes après le Big–Bang. Le laboratoire nantais Subatech,
laboratoire commun du CNRS, de l’Ecole des Mines et de l’Université de Nantes,
participe à cette passionnante aventure.
On pense aujourd’hui que notre univers est né d'une
explosion originelle d'une masse très dense, de température très élevée (15
milliards de degrés) : c’est le fameux Big-Bang. Les connaissances
acquises par la physique des particules, ont permis d'écrire un scénario
plausible des premiers instants de notre univers et de remonter le temps
jusqu'à 10-43
secondes après le Big-Bang.
Il reste cependant à vérifier certaines hypothèses
de ce modèle dont l'une fait aujourd'hui l'actualité scientifique. La matière,
telle que nous la connaissons aujourd'hui, est constituée de neutrons et de
protons, eux-mêmes formés de quarks —particules élémentaires
“ confinées ” au sein des protons et des neutrons—, et de gluons
—particules porteuses de la force qui assure la cohésion entre les quarks—. La
question posée est la suivante : existe-t-il une température critique à laquelle
la matière se dissout en cette “soupe” de constituants élémentaires appelée
plasma de quarks et de gluons ? Pour y répondre, les physiciens ont
imaginé la reconstitution en laboratoire des conditions de température et de
densité qui ont prévalu quelques millionièmes de secondes après le Big-Bang, la
reconstitution en quelque sorte d'un mini Big-Bang. Après les expériences
utilisant des collisions entre noyaux de plomb et réalisées avec succès au
CERN, le Laboratoire National de Brookhaven, près de New-York aux Etats-Unis, a
pour la première fois au monde réalisé, grâce à l’accélérateur RHIC, des
collisions frontales de noyaux d'or, voyageant à quasiment la vitesse de la
lumière et a pu recréer ces conditions de température et de densité. Il reste
maintenant à déterminer la nature de la matière ainsi formée, ce à quoi
s'attachent un bon millier de physiciens venus du monde entier. Le
dépouillement des données, provenant de quatre expériences, qui apportera des
éléments de réponse à des questions clés sur la structure de la matière et la
création de l'univers, est en cours et les résultats sont attendus avec
impatience par la communauté scientifique.
Cette première expérience n'est en fait qu'une
étape puisque la montée en puissance, programmée pour l'année prochaine, du
système d'accélération permettra de doubler l'énergie des noyaux d'or et ainsi
augmenter encore la température du mini Big Bang .... en attendant le collisionneur le plus puissant jamais réalisé, le
LHC (Large Hadron Collider) en construction au CERN, qui accélèrera des noyaux
de plomb et permettra de concentrer encore dix fois plus d'énergie dans la
collision, ce qui nous rapprochera encore plus de l'origine de notre univers.
Le laboratoire nantais SUBATECH, qui bénéficie d'un
fort soutien de la Région Pays de Loire, est largement impliqué dans ces
expériences. Il a été aussi aidé dans sa contribution par les prestations de
quelques PME régionales.
Les
deux images ci-dessus illustrent comment les physiciens “voient” une collision
frontale entre deux noyaux d'Or au travers des deux principaux détecteurs,
PHENIX (à droite) et STAR (à gauche) à la construction et à l'exploitation
desquels participe le laboratoire SUBATECH. Les traces blanches ou bleues
visualisent la multitude des particules créées lors de cette collision.
Contact :
Yves Schutz (schutz@in2p3.fr) 02
51 85 84 71
SUBATECH
4, Rue Alfred Kastler
44307 Nantes Cedex 3