Plein Sud

Démarré début novembre, ALICE, ATLAS et CMS, les trois expériences travaillant sur les collisions d’ions plomb au LHC ont déjà jeté une lumière nouvelle sur la matière telle qu’elle existait probablement aux tous premiers instants de l’Univers. L’expérience ALICE dans laquelle des équipes de l’Institut de Physique Nucléaire d’Orsay (IPNO) sont largement impliquées, a publié deux articles* quelques jours à peine après le démarrage de l’exploitation avec ions lourds.

L’un des premiers buts du programme d’ions lourds au CERN est de produire de la matière dans l’état où elle se trouvait à la naissance de l’Univers. La matière nucléaire ordinaire, celle qui nous constitue et qui constitue l’univers visible, ne peut pas avoir existé à ce moment-là. En effet, l’Univers était trop chaud et trop agité pour que les quarks puissent être liés par les gluons de façon à former les protons et les neutrons, les constituants de tous les éléments. Au lieu d’être liées, ces particules élémentaires se seraient déplacées librement dans une sorte de plasma fait de quarks et de gluons. Montrer de façon indubitable que nous pouvons produire et étudier le plasma de quarks et de gluons nous permettra de mieux comprendre l’évolution de l’Univers primordial et la nature de l’interaction forte qui lie les quarks et les gluons pour former les protons, les neutrons et en fin de compte tous les noyaux du tableau périodique des éléments.

Une fantastique machine !

Lorsque les ions plomb (des atomes de plomb débarrassés de leurs électrons) entrent en collision au LHC, ils peuvent concentrer en un volume très petit  suffisamment d’énergie pour produire de minuscules gouttes de cet état primordial de la matière, dont la présence est reconnaissable par toute une gamme de signaux mesurables. Les articles d’ALICE relèvent une augmentation importante du nombre de particules produites dans les collisions par rapport aux expériences précédentes faites dansle collisionneur RHIC de Brookhaven (d’un facteur 2). Grâce à ces premiers résultats et à d’autres mesures, les trois expériences LHC seront bien armées pour nous éclairer sur les propriétés du plasma primordial et les interactions entre les quarks et les gluons de cette matière. L’acquisition des données s’est poursuivie jusqu’au 6 décembre, sachant que le LHC a déjà fourni la quantité de données programmée pour 2010, la communauté de la recherche sur les ions lourds au LHC attend beaucoup de la poursuite de l’analyse des données, qui pourrait contribuer de façon importante à l’émergence d’un modèle plus complet du plasma quarksgluons.

* http://aliweb.cern.ch/Documents/generalpublications

Contact
Bruno Espagnon
FACULTÉ DES SCIENCES
Institut de Physique Nucléaire d’Orsay (IPNO)
espagnon@ipno.in2p3.fr