Voici le CERN, le Centre européen de recherche nucléaire.
Il est surtout connu pour héberger le Grand collisionneur de hadrons, le plus grand
et plus puissant accélérateur de particules jamais construit.
Il est enfoui à 100 mètres sous terre et a une circonférence de 27 kilomètres.
Il accélère les particules en essayant de reproduire les premiers
instants après le big bang et la naissance de notre univers.
Quand le Grand collisionneur a démarré en 2008, c'était le plus grand et
le plus puissant accélérateur de particules du monde, et ça l'est toujours.
Aussi appelé GCH, sa construction a necessité 3 milliards d'euros et
une dizaine de milliers de chercheurs l'ont utilisé.
Après la première opération du collisionneur, les chercheurs du CERN
ont annoncé qu'ils avaient découvert une particule qui ressemblait au boson de Higgs,
une partie cruciale du modèle standard qui n'avait jamais été détectée jusque-là.
C'est un truc extraordinaire qui s'est produit de mon vivant.
Le modèle standard est une théorie qui explique les particules les plus fondamentales
qui constituent la matière, les particules élémentaires
et les forces qui constituent l'univers que l'on connaît.
Le GCH va être redémarré pour une deuxième opération.
Il va provoquer une collision de particules à une énergie encore supérieure,
et cette fois, les chercheurs espèrent trouver quelque chose qui aille
au-delà du modèle standard et découvrir de nouvelles particules et de nouvelles propriétés.
Quelque chose qui pourrait révolutionner notre vision de l'univers.
[LE GRAND COLLISIONNEUR DE HADRONS]
On est arrivés au CERN à l'ouverture,
et on rentre dans notre propre voiture CERN.
Le Grand collisionneur a une circonférence de 27 km,
donc il faut se déplacer en véhicule.
L'engin est si grand qu'il s'étale au-delà de la frontière franco-suisse.
L'un des principaux détecteurs de particules du côté suisse s'appelle "Atlas".
Il fait 25 mètres de haut et 46 de long et est caché dans une grotte souterraine.
Vous voyez la peinture sur ce bâtiment,
c'est un tiers de la taille du machin, donc c'est vraiment énorme.
C'est une réplique en LEGO du détecteur Atlas.
Ça a dû prendre pas mal de temps.
Voici le centre de contrôle d'Atlas, d'où on dirige et on contrôle le détecteur.
Le détecteur en lui-même est 100 mètres en-dessous de nous.
L'énergie du GCH a été quasiment doublée
entre l'opération précédente, en 2012, et celle de cette année.
En augmentant son énergie, on crée la possibilité de produire des particules
plus lourdes et plus intéressantes que jamais.
Le détecteur fonctionne comme une caméra géante.
Il prend des photos d'événements et on peut les reconstruire
afin de voir quelles particules ont été créées lors de la collision.
Ce truc est-il dangereux ?
Les mots sont... plus d'énergie que jamais, une collision de particules...
Ce n'est pas du tout dangereux, on ne va pas créer un trou noir.
Les énergies des collisions sont bien inférieures à celles de
certains rayons cosmiques qui frappent constamment l'atmosphère.
Si on découvre d'autres dimensions ou autre, ça sera probablement microscopique.
Et on ne va pas ouvrir un passage vers un monde parallèle.
On cherche plus des lois physiques que de la science-fiction.
Donc vous n'allez pas malencontreusement ouvrir une porte sur l'Enfer ?
Non.
C'est totalement impossible.
Découvrir les secrets de l'univers relève d'un mélange d'expérimentation et de théorie.
Des physiciens des particules théorisent le fonctionnement
des particules élémentaires.
Et s'ils ont de la chance, les données expérimentales pourraient prouver qu'ils ont raison.
L'une de ces théories est la supersymétrie, une idée répandue sur laquelle certains chercheurs
travaillent depuis des décennies mais qui n'a pas été détectée.
Affectueusement surnommée SuSy, la supersymétrie
prévoit un nouvel ensemble de particules associées à celles qu'on connaît déjà.
C'est une théorie convaincante qui résoudrait certains problèmes du modèle standard
et pourrait nous rapprocher de certains des multiples mystères de l'univers,
comme la matière noire.
Il y a juste un problème.
On n'a pour l'instant trouvé aucune particule supersymétrique.
On est au King's College, à Londres, pour rencontrer John Ellis.
Ce physicien théoricien britannique partage son temps entre ici et le CERN.
Et l'un des sujets qui occupent ses travaux est la théorie de la supersymétrie.
Aujourd'hui, avec le redémarrage du Grand collisionneur,
il espère découvrir des preuves de son existence.
On pourrait voir la supersymétrie comme une extension de nos concepts
d'espace et de temps.
Que sommes-nous ?
D'où venons-nous ?
Où allons-nous ?
C'est l'affaire du physicien des particules
de, au moins, poser ces questions de façon scientifique.
Que sommes-nous ?
Nous sommes composés de particules du modèle standard.
D'où venons-nous ?
C'est ce que fait le GCH.
Il provoque une collision d'objets avec une grande énergie, et ainsi on peut recréer
les conditions qui existaient très tôt lors du big bang.
Où allons-nous ?
Excellente question.
Si l'on en croit les mesures faites en 2012,
l'univers va s'effondrer.
J'y crois pas.
Si on veut éviter cette prévision, on doit découvrir une nouvelle loi,
et cette nouvelle loi pourrait être la supersymétrie
qui, comme la cavalerie, viendrait nous sauver au dernier moment.
On dirait que ça relève d'un intérêt supérieur.
Ouais, on n'est pas là pour déconner.
La supersymétrie est une théorie qui dit que,
pour toute particule connue, il y en a une qu'on n'a pas vue.
Elle dit que ces autres particules sont plus lourdes que celles qu'on voit.
La plus légère de ces particules pourrait être la matière noire
qui constitue l'univers.
On essaie simplement de comprendre comment on est arrivés à ce qu'on connaît aujourd'hui.
Et pour comprendre ça,
il faut comprendre ce qui s'est passé au tout début de l'univers.
Plus on remonte loin vers... disons le début des temps,
et plus on peut espérer comprendre.
Cette année, on fête le 100e anniversaire de la théorie de la relativité générale d'Einstein,
qui a révolutionné notre conception de l'espace, du temps et de la gravité.
Je pense que la découverte de la supersymétrie serait aussi importante que ça.
Au-delà des rêves les plus fous d'Einstein.
Vous êtes confiant quant à la découverte de preuves de la supersymétrie ?
Je dirais que j'ai de l'espoir, mais je ne suis pas extrêmement confiant.
On sait que quand le GHC va opérer des collisions avec une énergie supérieure,
cette année, on pourra observer
des particules supersymétriques plus lourdes, mais on ignore si ces particules
seront assez aimables pour être perceptibles par le GCH.
Je vais regarder les données avec attention, mais il se pourrait
qu'on ne crée jamais de particule supersymétrique dans le laboratoire.
On devra toujours s'appuyer sur des indications astrophysiques, cosmologiques
ou indirectes.
Que l'on trouve ou non des preuves,
vous avez l'air vraiment sûr que la supersymétrie est un fait.
Je dirais que je suis sûr que la supersymétrie est là quelque part,
parce qu'elle joue un rôle si essentiel,
par exemple dans la construction de l'histoire du temps.
Ça nous aiderait à produire une grande théorie unifiée et compagnie.
Je crois qu'il n'y a aucune théorie alternative qui s'approche
de la supersymétrie en termes d'attractivité, de force et de plausibilité.
Donc si vous me demandez quel sera mon argument si on ne trouve pas de supersymétrie,
je crains de devoir me gratter le crâne et répondre que je ne sais pas.
La moitié de mes publications au cours des 30 dernières années devraient
partir à la poubelle, mais je m'en remettrais.
Mais bon, je vais vous dire :
le GCH va bientôt démarrer.
Pas d'énergie faible, pas de petite collision.
Inquiétons-nous de scénarios désastreux le jour où ils se produisent.
Le GCH n'est pas la seule machine du CERN.
Les particules qui atteignent cette vitesse doivent d'abord passer par d'autres accélérateurs.
Tout commence par une bouteille d'hydrogène.
Les électrons sont enlevés de l'atome d'hydrogène pour ne garder que des protons.
Ceux-ci sont introduits dans un accélérateur linéaire,
avant d'être envoyés dans un petit accélérateur circulaire.
Le rayon de particules est ensuite dirigé vers une autre boucle.
Puis une autre, plus grosse, où il est encore accéléré.
Les protons sont introduits dans le GCH en deux rayons, l'un dans un sens
et l'autre dans l'autre, et ils sont censés frapper l'un contre l'autre,
pour créer des nuages de débris subatomiques prêts à être analysés.
Tout ce processus est dirigé depuis le centre de contrôle du CERN.
Cette salle contrôle les différents accélérateurs présents au CERN.
Ici, nous avons l'îlot des injecteurs,
l'injecteur LINAC et les premiers accélérateurs,
Et une fois que le rayon sort par là, il rentre dans le GCH.
À cet instant, il y a des rayons dans le GHC
et ils essayent d'optimiser ces rayons.
C'est un moment important.
On vient de commencer après 2 ans de calme,
donc chacun reprend les manettes de ses instruments.
Qu'est-ce qu'exactement ce Grand collisionneur de hadrons ?
Le Grand collisionneur est une grosse boucle pleine d'aimants qui
font tourner le rayon pendant son parcours dans cette boucle de 27 km.
En gros, c'est ça :
une longue chaîne d'aimants qui propulsent le rayon en rond.
Et à 4 points précis, nous réalisons une expérience.
Nous créons une collision entre les rayons.
Donc c'est une machine, des aimants,
et beaucoup de gens pour s'assurer que les rayons restent à leur place.
C'est très excitant.
On dirait une salle de contrôle de la NASA au lancement d'un vaisseau,
tout le monde est réuni et attend.
On sent vraiment la quantité de travail qui est fait.
Il y a plein d'écrans clignotants, chacun avec des mesures différentes
et des truc qui bougent.
C'est étrange de savoir que ça se passe actuellement,
juste sous nos pieds.
Et pourquoi on ne peut pas descendre ?
Quand la machine est en marche, on n'y a pas accès.
La principale raison, c'est qu'il y a beaucoup d'énergie électrique
dans ces aimants.
Ça veut dire que si quelque chose se passait mal,
les conséquences pourraient être dramatiques.
Et il y a aussi les radiations.
Si nous perdons des particules des rayons,
nous créons également des radiations dans ces zones.
En fait, si on perd des particules... si on les perdait toutes,
on détruirait la plupart du GCH.
Et la protection de la machine est très importante pour nous.
Sur la droite, on a la console d'accès principale.
Tout est contrôlé d'ici.
En fonction de la situation, il y a différentes clés pour différentes zones
qui doivent être dans une certaine position pour autoriser l'accès.
Ça, c'est des boutons ON/OFF du GCH ?
En gros, oui.
Cool.
Quand les protons entrent en collision, ils produisent un nuage d'autres particules
récupérées par 4 détecteurs principaux autour de la boucle.
En plus d'Atlas, l'un des principaux détecteurs responsables de la découverte de Higgs en 2012
était le CMS, une machine de 14 tonnes qui se trouve du côté français.
Voici une version miniature de notre détecteur,
avec une coupe qui permet de voir le cœur et ce qui s'y passe.
Au milieu, on a les tubes des rayons qui arrivent de chaque côté.
La collision s'est produite au centre,
et elle a créé des tas d'autres particules
et de débris, et le rôle de ce gros détecteur est d'essayer de les identifier,
de les détecter et de nous les montrer.
Il y a eu beaucoup de bruit autour de la découverte du boson de Higgs
et c'était bien pour une première.
Quel serait l'impact si on trouvait un truc qui aille au-delà du modèle standard ?
Le boson de Higgs, on savait vaguement où et comment le chercher.
C'était une partie si fondamentale du modèle standard
que la surprise n'a pas été si grande, à mon avis.
Beaucoup de monde s'y attendait.
Pour la supersymétrie ou autres recherches exotiques,
on est en terre inconnue.
On ne sait rien.
Il y a tant de théories...
On regarde.
On essaie de faire de la recherche fondamentale et de chercher différentes choses.
Mais ça changerait vraiment la donne dans ce domaine.
Parce qu'on en tirerait un tout nouveau modèle,
un nouveau domaine de particules dont on ignorait l'existence.
Et ça pourrait définir la physique des particules du prochain siècle.
Trouver de la supersymétrie serait une découverte capitale, mais le problème
avec les nouvelles lois physiques, c'est qu'on ne sait pas où les chercher.
Et cette seconde opération avec une énergie doublée crée beaucoup d'attente autour du CERN.
Quand il n'est pas à Londres,
on peut croiser le Professeur John Ellis sous une montagne de papiers dans son bureau du CERN.
Salut, John.
Oh, bonjour.
C'est donc votre bureau du CERN.
Oui.
C'est très impressionnant.
C'est à ça que ressemble la vie d'un physicien théoricien ?
C'est à ça que ressemble la vie d'un physicien théoricien désordonné.
Ou devrais-je dire paresseux.
On ne peut pas me demander de ranger ce bureau.
Je l'ai rangé une fois, c'était il y a 25 ans.
Vous travaillez ici depuis longtemps ?
Depuis 1973.
Dans ce bureau, ça fait seulement une vingtaine d'années environ.
Ça, c'est l'expansion de l'univers.
Nous, on est à peu près là.
Ceci nous ramène au début du big bang, la période d'inflation cosmologique,
et l'univers commence juste à réaccélérer.
Et on ne sait pas pourquoi.
On essaie aussi de découvrir ce qui s'est passé pendant cette phase.
Il y a eu la découverte de cette nouvelle particule, il y a 3 ans, dont on pense
que c'est peut-être le boson de Higgs.
Si on prend les propriétés du boson de Higgs mesurées jusqu'ici,
on dirait que notre univers est instable et qu'il va faire : bong !
Mais ça pourrait être évité si le boson de Higgs ne suit pas exactement le modèle standard.
C'est l'un des points auxquels on pense.
Et c'est là qu'apparaît la supersymétrie ?
La supersymétrie serait un moyen d'éviter l'effondrement à venir de l'univers, oui.
Je vois ici que quelqu'un n'est pas d'accord avec vous.
Il dit "SuSy est un mensonge".
Ouais.
Mais quelqu'un d'autre l'a barré. Donc j'ai au moins une personne de mon côté.
Ça m'a été légué par un post-doctorant
qui travaillait avec moi.
Voyez ce qui se passe si les gens parlent mal de la supersymétrie.
Vous avez affaire à beaucoup de détracteurs de la supersymétrie ?
Oui, énormément.
C'est ce qui rend le truc intéressant, non ?
Ça serait très ennuyeux si tout le monde avait les mêmes idées
sur les découvertes physiques que pourrait apporter le GCH.
Plein d'idées différentes font surface.
Et il y a une certaine rivalité entre les théoriciens ?
Oh, non, bien sûr que non.
On fait tous partie de la même équipe.
Balivernes.
Bien sûr qu'il y a de la rivalité, et c'est ce qui permet à la science de progresser,
quand on confronte nos idées les uns les autres et qu'on essaie de voir
laquelle est contestable et comment la tester de façon expérimentale.
Tout le monde n'est pas aussi convaincu que John par la supersymétrie.
De l'autre côté de la salle, il y a le bureau d'un autre physicien théoricien,
Alvaro De Rujula.
Il est plus sceptique
et pense que certains de ses collègues sont excessivement enthousiastes.
À l'occasion du centenaire de la relativité restreinte, j'ai fait un film dans lequel j'allais
dans le passé pour interviewer Einstein.
Docteur Einstein, je présume.
Je n'ai pas encore de doctorat.
Et au fait, ce dessin sur votre poitrine, on dirait ma grand-mère
au saut du lit.
Pour retourner dans le passé, j'ai utilisé ce casque, je me suis connecté
à des prises dans la salle de contrôle d'un accélérateur, et j'ai absorbé
l'énergie des anti-protons pour générer de l'anti-temps et voyager vers le passé.
Ça n'a aucun sens, mais c'était juste un film.
Dans le meilleur cas, le GCH trouve quelque chose
qu'on ne peut pas imaginer.
Parce qu'ensuite, on devrait concevoir qu'il y a autre chose qu'on doit étudier,
différent de l'énergie sombre de l'univers qui est très difficile à étudier directement.
Donc j'espère qu'il y aura une surprise et de quoi réfléchir.
Vous pensez qu'il y a un côté philosophique à votre travail en plus du scientifique ?
Les scientifiques veulent comprendre les choses parce qu'ils peuvent les vérifier.
Un philosophe ne peut pas vérifier une idée comme l'éthique.
Cette éthique est-elle juste ou non ?
Impossible à vérifier.
On peut vérifier si les lois physiques sont justes ou non.
Et tout le monde, ici, en Chine ou sur une autre planète
finirait par atteindre la même conclusion.
C'est le sens même de la science.
Exactement le contraire de la foi religieuse,
qui consiste à croire un fait qu'on ne peut vérifier.
Pensez-vous qu'il y ait un élément de croyance dans la recherche de ces choses inconnues ?
La croyance n'est pas... on dit souvent : "Je crois en la supersymétrie."
Je pense qu'on devrait pas dire ça.
On devrait dire que la supersymétrie est si convaincante qu'il est logique
de vouloir la tester, mais le mot "croyance" est très, très dangereux.
Je ne l'aime pas.
La supersymétrie est-elle convaincante ?
La supersymétrie a un très grand avantage. Elle présente des aspects convaincants.
Et pour je ne sais quelle raison, les théories
qui décrivent avec succès la nature sont toujours élégantes et simples.
Nous n'avons pas trouvé un moyen élégant et simple de briser la supersymétrie.
Il y a une rivalité entre les physiciens du CERN ?
Oui, les gens se critiquent ouvertement, des fois de façon intense.
Certains n'aiment pas que d'autres reçoivent des prix, par exemple.
Il y a aussi de la jalousie, pas seulement une rivalité.
Et beaucoup d'entre nous nous pensons meilleurs qu'on ne l'est.
Et ça provoque également des problèmes. Ceux qui sont comme ça
tendent à être insupportable, mais on a un arbitre qui est absolu
et qui ne fait jamais d'erreur : la nature.
Le collisionneur est à son maximum d'énergie,
et les résultats sont très attendus.
Si la supersymétrie continue d'échapper aux détecteurs,
d'autres personnes viendront à douter de l'existence de ces particules.
Quelles que soient les découvertes du CERN cette fois-ci, les recherches vont se poursuivre.
Il existe un projet de construction d'un plus grand collisionneur,
jusqu'à 100 km de long, qui pourrait avoir encore plus d'énergie
et accroître notre connaissance de l'univers.
Comment comprendre l'univers d'aujourd'hui
si on ne comprend pas comment il est arrivé là ?
Je crois qu'il est vital que nous en sachions le plus possible
sur l'univers qui nous entoure.
La technologie, l'innovation... Tous ces trucs relèvent d'avancées scientifiques fondamentales,
mais on doit continuer à repousser les frontières de l'ignorance
aussi loin que possible, se poser de nouvelles questions et trouver de nouvelles réponses.
Ces réponses donnent souvent de nouvelles questions encore plus intéressantes.
Ça marche comme ça.
On lit au sujet de ces théories sur le fonctionnement de l'univers,
et c'est extraordinaire de voir que des gens font des expériences dessus
en utilisant cette grosse machine.
Certaines personnes ont investi leur vie entière dans la quête de ces particules particulières
et espèrent cette fois les trouver, étant donné qu'il y a plus d'énergie.
Mais le plus fou serait qu'ils découvrent
une chose à laquelle personne n'avait pensé.
[TRADUCTION : STEPHEN SANCHEZ]
