Un collisionneur de hadrons sur la Lune pourrait créer 1 000 fois plus d’énergie que le CERN
Et il y a une (faible) chance que nous puissions le construire de notre vivant.
En physique des particules à haute énergie, plus c’est gros, mieux c’est. Et la Lune est un endroit assez grand.
C’est pourquoi une équipe de chercheurs a calculé la construction d’un colosse collisionneur de hadrons autour de la circonférence de la Lune et a découvert qu’un collisionneur circulaire sur la Lune (CCM) d’environ 11 000 km générerait une énergie de collision centre de masse proton-proton de 14 PeV, selon une nouvelle étude partagée sur un serveur de préimpression.
Au cas où cela vous aurait échappé, ce niveau d’énergie est mille fois supérieur à celui du Grand collisionneur de hadrons du CERN, si l’on suppose un champ magnétique dipôle de 20 T.
Bien sûr, tout cela n’est que théorie et mathématiques, mais avec tant d’activités commerciales prévues pour les futures missions sur la surface lunaire, une mission gigantesque à forte composante scientifique comme celle-ci est une bouffée d’air frais.
La découverte du boson de Higgs a laissé de nombreux mystères non résolus
Les chercheurs ont également présenté des réflexions sur le choix de l’emplacement et la construction, ainsi que sur les paramètres de la machine, l’alimentation électrique et les aménagements nécessaires pour construire, exploiter et tester un collisionneur de hadrons dans le vide relatif de la surface lunaire. « Grâce à des partenariats entre des organismes publics et privés désireux d’établir une présence permanente sur la Lune, le CCM pourrait être la machine de découverte de la prochaine à la prochaine génération (sic) et le successeur naturel des machines de la prochaine génération, telles que le futur collisionneur circulaire proposé au CERN ou le super collisionneur de protons et de portons en Chine, et d’autres machines futures, telles qu’un collisionneur en mer, dans le golfe du Mexique », peut-on lire dans l’étude préimprimée.
Comme l’expliquent les chercheurs, il ne faut pas s’attendre à ce que cela se produise au cours de cette décennie, voire de plusieurs décennies. Mais, si l’on se projette dans l’avenir, un tel collisionneur de hadrons tournant autour de la Lune pourrait « servir de tremplin important vers un collisionneur à l’échelle de Planck situé dans notre système solaire », ajoutent les chercheurs. Depuis la découverte du boson de Higgs par les collaborations CMS et ATLAS en 2012, deux objectifs principaux s’imposent à la physique des particules à haute énergie. Premièrement, les chercheurs souhaitent réaliser une étude de haute précision du boson de Higgs et de diverses autres particules et paramètres du modèle standard. Deuxièmement, ils veulent créer des énergies de collision au centre de la masse plus élevées avec les hadrons, afin d’étudier un espace de paramètres inexploré, ce qui pourrait conduire à des découvertes plus révolutionnaires de nouvelles particules.
De nouvelles particules pourraient attendre les collisionneurs de hadrons à des niveaux d’énergie plus élevés
Le modèle standard est un réseau d’idées et de théories qui fonde notre compréhension scientifique du monde subatomique. Il décrit comment les particules se décomposent en produits tels que les électrons, ce qui se produit au même rythme que la production de particules plus lourdes qui ressemblent beaucoup aux électrons, appelées muons. Les deux objectifs ci-dessus sont au centre des projets de collision circulaire de nouvelle génération, comme le Future Circular Collider (FCC) au CERN, en plus du Circular Electron-Positon Collider (CEPC), et d’un autre qui pourrait lui succéder, le Collider in the Sea (CitS), proposé pour flotter dans le golfe du Mexique. Ces machines pourraient atteindre des énergies de centre de masse de 80 à 120 TeV (le CitS étant évalué à une énergie possible de 500 TeV) – une augmentation considérable par rapport à l’énergie de 13 TeV du Grand collisionneur de hadrons actuel.
Malheureusement, l’état de la physique des particules après la découverte de Higgs a laissé plusieurs mystères non résolus en physique, avec peu ou pas d’indices sur l’échelle de masse des nouvelles particules ou des phénomènes invisibles qui, avec une preuve empirique de leur existence, pourraient résoudre ces mystères. À toute énergie comprise entre les niveaux d’énergie modernes du CERN et l’énergie de Planck, à 10^16 TeV, de nouvelles particules pourraient être à l’affût. Nous sommes encore loin d’y parvenir, mais comprendre ce qui pourrait être fait pour faire progresser la physique des particules nous aide à mieux comprendre où nous en sommes aujourd’hui dans l’avancement de la science des hautes énergies, et à informer la communauté scientifique sur les meilleures décisions à prendre pour l’avenir.
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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche
