ALICE étudie le plasma de quarks et de gluons, un état de la matière qui aurait existé juste après le Big Bang
(Image: CERN)
ALICE (ALarge Ion Collider Experiment) est un détecteur spécialisé dans la physique des ions lourds installé sur l’anneau du Grand collisionneur de hadrons (LHC). Il a été conçu pour étudier les propriétés physiques de la matière soumise à l’interaction forte, à des densités d’énergie extrêmes auxquelles une phase de la matière appelée plasma quarks-gluons se forme.
Toute la matière ordinaire présente aujourd’hui dans l’Univers est composée d’atomes. Chaque atome est constitué d’un noyau, composé de protons et de neutrons (sauf l’hydrogène, qui ne possède pas de neutron) et entouré d’un nuage d’électrons. Les protons et les neutrons, quant à eux, sont constitués de quarks liés entre eux par d’autres particules, appelées gluons. Aucun quark n’a jamais été observé isolément : les quarks, comme les gluons, semblent être liés entre eux de manière permanente et confinés dans des particules composites, telles que les protons et les neutrons. Ce phénomène est connu sous le nom de confinement.
Les collisions qui se produisent dans le LHC génèrent des températures plus de 100 000 fois supérieures à celles qui règnent au centre du Soleil. Tous les ans, sur certaines périodes, le LHC fait entrer en collision des ions plomb pour recréer en laboratoire des conditions similaires à celles qui prévalaient immédiatement après le Big Bang. Dans ces conditions extrêmes, les protons et les neutrons « fondent », libérant les quarks de l’emprise des gluons et formant ainsi le plasma quarks-gluons. L’existence de cette phase et, en particulier, ses propriétés sont, dans la théorie de la chromodynamique quantique (QCD), des éléments-clés pour comprendre le phénomène de confinement et le problème de physique appelé restauration de la symétrie chirale. La collaboration ALICE étudie le plasma quarks-gluons pendant qu’il se dilate et se refroidit, observant comment il donne progressivement naissance aux particules qui constituent la matière de notre univers.
Pour étudier le plasma quarks-gluons, la collaboration ALICE utilise le détecteur ALICE, qui pèse 10 000 tonnes et mesure 26 mètres de long, 16 mètres de haut et 16 mètres de large. Celui-ci est installé dans une vaste caverne située à 56 mètres sous terre, à proximité du village de Saint-Genis-Pouilly (France), où il reçoit les faisceaux du LHC.
La collaboration compte près de 2000 scientifiques représentant de 174 instituts de 40 pays (avril 2022). Pour les dernières informations, voir ici.
Explorez la salle de contrôle de l'expérience ALICE avec Google Street View (Image: Google Street View)
