Grand collisionneur de hadronsvignette|Tunnel du LHC avec le tube contenant les électroaimants supraconducteurs. Le Grand collisionneur de hadrons (en anglais : Large Hadron Collider — LHC), est un accélérateur de particules mis en fonction en 2008 au CERN et situé dans la région frontalière entre la France et la Suisse entre la périphérie nord-ouest de Genève et le pays de Gex (France). C'est le plus puissant accélérateur de particules construit à ce jour, a fortiori depuis son amélioration achevée en 2015 après deux ans de mise à l'arrêt.
Organisation européenne pour la recherche nucléaireL’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, aussi appelée laboratoire européen pour la physique des particules et couramment désignée sous l'acronyme CERN ou Cern (du nom du Conseil européen pour la recherche nucléaire, organe provisoire institué en 1952), est le plus grand centre de physique des particules du monde. Il se situe à quelques kilomètres de Genève, en Suisse, à cheval sur la frontière franco-suisse, sur les communes de Meyrin, Prévessin-Moëns et Saint-Genis-Pouilly.
Collisionneurvignette|Photographie d'un morceau du Large Hadron Collider, le plus grand collisionneur de particules du monde (27 km de diamètre). Un collisionneur est un type d'accélérateur de particules mettant en jeu des faisceaux dirigés de particules élémentaires. Les collisionneurs se répartissent en accélérateurs circulaires et accélérateurs linéaires. En physique des particules, pour en savoir davantage sur les particules élémentaires on accélère ces dernières jusqu'à ce qu'elles atteignent une énergie cinétique élevée et on les fait entrer en collision avec d'autres particules.
Réactions nucléaires avec des ions lourdsLes réactions nucléaires avec des noyaux lourds (ou avec des ions lourds) sont des réactions provoquées par la collision de deux noyaux atomiques accélérés, soit naturellement comme les rayons cosmiques ou lors de la nucléosynthèse stellaire, soit artificiellement par des accélérateurs. On les distingue des réactions avec des particules légères (photons, protons, neutrons ou particule α) ; les noyaux du faisceau vont du plus léger comme le lithium (nombre de nucléons 6) aux plus lourds comme l'uranium ( 238).
Grand collisionneur électron-positronLe grand collisionneur électron-positron (en anglais : Large Electron Positron collider : LEP) était un accélérateur de particules circulaire de de circonférence, passant sous le site du CERN entre la France et la Suisse. En fonction de 1989 à 2000, le LEP demeure le plus puissant collisionneur de leptons jamais construit. vignette|Plan du complexe d'accélérateurs du CERN (le LHC remplace depuis 2008 le LEP). Les physiciens des pays membres du CERN ont développé l'idée du LEP vers la fin des années 1970.
TeVatronLe TeVatron était un accélérateur de particules circulaire du Fermilab à Batavia dans l'Illinois aux États-Unis. C'était le deuxième plus puissant collisionneur au monde, derrière le Large Hadron Collider (LHC) du CERN. Sa construction est achevée en 1983, pour un coût de 120 millions de dollars et est depuis régulièrement amélioré. La plus importante de ces améliorations est l'injecteur principal (Main Injector), construit de 1994 à 1999, pour un coût de 290 millions de dollars.
Physique des particulesLa physique des particules ou la physique subatomique est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi parfois physique des hautes énergies car de nombreuses particules élémentaires, instables, n'existent pas à l'état naturel et peuvent seulement être détectées lors de collisions à hautes énergies entre particules stables dans les accélérateurs de particules.
Physique expérimentalevignette|La physique expérimentale peut parfois recourir à des instruments de très grandes dimensions : ici, construction du détecteur CMS (Compact Muon Solenoid) du Grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN, en 2003. Les techniciens présents en bas de l'image donnent une idée des dimensions réelles de cet ensemble (15 m de diamètre, 21 m de long, pour un poids de 14 000 tonnes) installé 100 mètres sous la surface du sol.
Proton SynchrotronThe Proton Synchrotron (PS, sometimes also referred to as CPS) is a particle accelerator at CERN. It is CERN's first synchrotron, beginning its operation in 1959. For a brief period the PS was the world's highest energy particle accelerator. It has since served as a pre-accelerator for the Intersecting Storage Rings (ISR) and the Super Proton Synchrotron (SPS), and is currently part of the Large Hadron Collider (LHC) accelerator complex. In addition to protons, PS has accelerated alpha particles, oxygen and sulfur nuclei, electrons, positrons, and antiprotons.
Supernova neutrinosSupernova neutrinos are weakly interactive elementary particles produced during a core-collapse supernova explosion. A massive star collapses at the end of its life, emitting on the order of 1058 neutrinos and antineutrinos in all lepton flavors. The luminosity of different neutrino and antineutrino species are roughly the same. They carry away about 99% of the gravitational energy of the dying star as a burst lasting tens of seconds. The typical supernova neutrino energies are 10MeV.
Particle beamA particle beam is a stream of charged or neutral particles. In particle accelerators, these particles can move with a velocity close to the speed of light. There is a difference between the creation and control of charged particle beams and neutral particle beams, as only the first type can be manipulated to a sufficient extent by devices based on electromagnetism. The manipulation and diagnostics of charged particle beams at high kinetic energies using particle accelerators are main topics of accelerator physics.
International Linear ColliderThe International Linear Collider (ILC) is a proposed linear particle accelerator. It is planned to have a collision energy of 500 GeV initially, with the possibility for a later upgrade to 1000 GeV (1 TeV). Although early proposed locations for the ILC were Japan, Europe (CERN) and the USA (Fermilab), the Kitakami highland in the Iwate prefecture of northern Japan has been the focus of ILC design efforts since 2013. The Japanese government is willing to contribute half of the costs, according to the coordinator of study for detectors at the ILC.
Even and odd atomic nucleiIn nuclear physics, properties of a nucleus depend on evenness or oddness of its atomic number (proton number) Z, neutron number N and, consequently, of their sum, the mass number A. Most importantly, oddness of both Z and N tends to lower the nuclear binding energy, making odd nuclei generally less stable. This effect is not only experimentally observed, but is included in the semi-empirical mass formula and explained by some other nuclear models, such as the nuclear shell model.
Physique nucléairevignette|Diagramme N-Z qui représente les isotopes pour chaque atome en physique nucléaire. La physique nucléaire est la science qui a pour objet l'étude du noyau atomique et des interactions dont il est le siège, c'est-à-dire l'étude du noyau atomique en tant que tel (par l'élaboration d'un modèle théorique décrivant son état fondamental, ses différents modes d'excitation et de désexcitation), mais aussi de la façon dont il interagit avec des particules élémentaires comme le proton ou les électrons, ou avec d'autres noyaux.
Noyau pvignette|upright=1.5|Classification des atomes en fonction de leur nombre de protons et de neutrons. Les noyaux p se situent entre les numéros 34 (sélénium) et 80 (mercure) de l'axe horizontal, dans une zone délimitée par la partie orange et l'« escalier noir » du graphique. Un noyau p (p indiquant un nucléide inhabituellement riche en protons), ou noyau déficient en neutrons, est un noyau atomique correspondant à un isotope d'un élément chimique compris entre le sélénium Se et le mercure Hg produit naturellement au sein des étoiles mais qui ne peut être issu ni d'un processus s par nucléosynthèse stellaire au sein de la branche asymptotique des géantes, ni d'un processus r par nucléosynthèse explosive au sein d'une supernova.
LHCbLHCb (Large Hadron Collider beauty experiment : Expérience du LHC sur le quark beauté) est une expérience de physique des particules utilisant les collisions de protons produites au collisionneur LHC du CERN (Genève). Ce détecteur est spécialisé dans la physique des saveurs et la recherche de nouvelle physique par des méthodes indirectes comme la mesure de violation de la symétrie CP ou de taux d'embranchement de décroissances rares. Le détecteur LHCb se trouve sur la commune de Ferney-Voltaire en France au point 8 du LHC, à quelques mètres de la frontière suisse.
PhysiqueLa physique est la science qui essaie de comprendre, de modéliser et d'expliquer les phénomènes naturels de l'Univers. Elle correspond à l'étude du monde qui nous entoure sous toutes ses formes, des lois de ses variations et de leur évolution. La physique développe des représentations du monde expérimentalement vérifiables dans un domaine de définition donné. Elle produit plusieurs lectures du monde, chacune n'étant considérée comme précise que jusqu'à un certain point.
Phenomenology (physics)In physics, phenomenology is the application of theoretical physics to experimental data by making quantitative predictions based upon known theories. It is related to the philosophical notion of the same name in that these predictions describe anticipated behaviors for the phenomena in reality. Phenomenology stands in contrast with experimentation in the scientific method, in which the goal of the experiment is to test a scientific hypothesis instead of making predictions.
Noyau atomiquevignette|Noyau atomique de l'hélium.Le noyau atomique est la région située au centre d'un atome, constituée de protons et de neutrons (les nucléons). La taille du noyau (de l'ordre du femtomètre, soit ) est environ plus petite que celle de l'atome () et concentre quasiment toute sa masse. Les forces nucléaires qui s'exercent entre les nucléons sont à peu près un million de fois plus grandes que les forces entre les atomes ou les molécules. Les noyaux instables, dits radioactifs, sont ceux d'où s'échappent des neutrons.
Plasma quarks-gluonsLe plasma de quarks et de gluons, ou QGP (pour Quark-Gluon Plasma) est un état de la matière qui existe à des températures et/ou des densités extrêmement élevées. Cet état consiste en une « soupe » de quarks et de gluons (presque) libres. Elle diffère en cela des autres états de la matière, comme les solides, les liquides ou les gaz, dans lesquels les quarks et les gluons sont confinés dans les hadrons. Le était sans doute présent dans l'univers durant les microsecondes après le Big Bang.
