Le plus grand dispositif du monde – 3ème partie

Pour commencer, un petit résumé des deux parties précédentes…

Sur la frontière Franco-Suisse, près de Genève, il existe un endroit appelé le CERN. Au sein de ses nombreux bâtiments, des alchimistes des temps modernes scientifiques se dédient à la structure fondamentale de l’univers. Ils propulsent des protons et autres particules quasiment à la vitesse de la lumière et les entrechoquent l’une contre l’autre afin de créer le plasma de quarks et de gluons et d’autres phénomènes physiques mystérieux. Ensuite, ils appliquent les connaissances titanesques de leur matière grise (des maths, de la physique, de la physique nucléaire,  de la mécanique quantique…tout ça) leurs capacités en termes d’ingénierie et les puissances de calcul afin d’analyser les résultats des collisions entre ces particules fondamentales.

Nous y étions la semaine dernière et avons eu une longue visite guidée. Et nous avons pris beaucoup de photos aussi…

Le premier accélérateur que nous avons vu s’appelle LEIR (Low Energy Ion Ring). À l’intérieur, des ions de plomb y sont regroupés. D’abord, les ions proviennent de l’accélérateur linéaire LINAC-3 à LEIR, puis ils passent à travers un anneau de PS, et ensuite dans un complexe de grands cerceaux, y compris le Grand collisionneur de hadrons (LHC).


Le LHC – il s’agit d’un dispositif grandiose. Il mesure presque 27 kilomètres de long – profondément sous terre (pour des raisons pratiques, mais aussi pour que le « bruit » atmosphérique n’affecte pas l’observation des résultats des collisions). Il est rempli de tonnes de dispositifs spéciaux pour la dispersion des particules atomiques, leurs collisions et l’enregistrement de l’opération.

Les particules volent dans des poutres dans le vide le long de deux tuyaux parallèles (en sens inverse), et à certains endroits ceux-ci entrent en collision. Les faisceaux sont guidés autour de l’anneau de l’accélérateur par un fort champ magnétique maintenu par des aimants supraconducteurs. La supraconductivité est atteinte avec l’utilisation d’un gel liquide refroidi. Tout ce processus consomme environ 180 mégawatts d’électricité à la France.

Le LHC ressemble à ça :

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Pour que tout fonctionne correctement, certaines prouesses techniques incroyablement avancées ont dû être inventées. Par exemple, lors du refroidissement du gel liquide (jusqu’à -271 ° C – seulement deux degrés au-dessus du zéro absolu) les parties de fer se contractent quelque peu, et c’est pourquoi les conduites doivent être faites avec des  » manchons  » spéciaux, et/ou se plient pour pouvoir résister à de tels changements de taille.

Ensuite, refroidi à l’état supraconducteur, le système électrique du LHC doit entrer en contact avec les fils extérieurs « terrestre », qui l’alimentent et le chauffe avec une énergie de 180 mégawatts. Ici, l’énergie doit être transmise – mais sans chaleur puisque celle-ci est transférée en même temps. Ceci est juste un exemple des difficultés techniques rencontrées durant l’utilisation du LHC pour qu’il puisse être opérationnel. Et il y en a beaucoup plus

1) Tous les protons dispersés dans le LHC sont pris à partir d’un atome d’hydrogène ordinaire. Seulement deux nomogrammes d’hydrogène sont utilisés quotidiennement. Autrement dit, pour obtenir un seul gramme d’hydrogène dans le tuyau, le LHC aurait dû être en fonctionnement depuis… un million d’années.

2) Les protons à pleine puissance voyagent dans le LHC à 0,999999991 fois la vitesse de la lumière. Chaque proton fait le tour de l’anneau de 27 km plus de 11 000 fois par seconde.

3) L’énergie cinétique qui se consacre à disperser ce minuscule morceau de matière est l’équivalent de celle d’un train à grande vitesse ou d’un avion.

4) La pression dans les tubes du faisceau du LHC est environ dix fois plus faible que sur la Lune. C’est ce qu’on appelle un « vide poussé ».

5) Le tunnel du LHC est un peu incliné (de seulement 1,4%). Ceci est fait pour compenser les différences de la texture de la terre vers le bas. Le bout du tunnel situé du côté du lac de Genève se trouve à 50 mètres en dessous de la surface et la bout situé en France à 175 mètres de la surface.

6) Les données enregistrées dans chacune des grandes expériences du LHC est suffisante pour remplir environ 100 000 DVD chaque année.

7) La supraconductivité des aimants pour la gestion de faisceaux de protons est fournie par des fils contenant des fibres minces de niobium d’une largeur de quelques micromètres (7 (0,007 mm). C’est 10 fois plus fin que la largeur d’un cheveu humain. Et si nous devions placer tous les filaments de niobium du LHC les uns à la suite des autres, cela atteindrait une distance de 6 fois la distance aller-retour entre la Terre et le soleil et il resterait encore suffisamment de distance pour faire 75 fois l’aller-retour Terre-lune !

Alors vous y êtes : c’est complexe et colossal.

Tous les coûts que cela engendre sont également colossaux (et aucun profit commercial n’a été fait depuis des années). Il ne serait donc pas normal qu’un seul pays paie la facture. Plusieurs pays apportent leur contribution au CERN et à son LHC puis à ses autres engins. Sur cette affiche tous les pays apportant leur pièce à l’édifice sont répertoriés (Je suis particulièrement impressionné par l’entrée de l’Italie, pour ne pas mentionner le pays ayant un drapeau aux bandes horizontales blanches, bleues et rouges :).

cern-math-5Mais pas impressionné par : l’absence d’un drapeau britannique 

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Hélas, nous n’étions pas autorisés à entrer dans le tunnel du LHC comme le jour où nous y étions, et que tous les systèmes étaient cachés. Nous avons seulement réussi à entrer dans l’un des conduits de 100 m de profondeur qui mènent au collisionneur. La prochaine fois que nous venons, nous viendrons durant la pause afin de voir réellement ce qui se passe. Lorsqu’il est en marche, personne n’est autorisé à être présent dans le tunnel à cause des règles de sécurité très strictes.

En parlant de sécurité…

Les accélérateurs (le plus long spécialement) – sont des dispositifs extrêmement compliqués et chers. Ils ne peuvent pas vraiment nuire au monde (juste brûler et créer un trou de plusieurs mètres de largeur), mais peuvent s’endommager eux-mêmes. Par conséquent, des mesures de sécurité de niveaux divers sont mises en place sur et autour de tout le kit. Tout est recouvert de capteurs, il y a différents systèmes de verrouillage, de contrôles, des lampes rouges, des indicateurs « Stop! Interdit! « , ainsi de suite. Si quelque chose se passe soudainement de travers, un arrêt d’urgence du collisionneur éteint les faisceaux de neutrons en quatre cycles (soit en un 2500e de seconde!).

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Alors, oui, dans l’ensemble, je suis convaincu que l’infrastructure du CERN est entre de bonnes mains. Toutefois, en ce qui concerne le réseau informatique, qui recueille et traite des quantités infinies de données – je ne suis pas trop confiant; en fait, je suis tout le contraire.

Le CERN dispose d’un centre de données gigantesque, avec l’aide de laquelle un grand nombre d’inventions informatiques du monde ont été créés (je vous ai parlé du WWW ?), et il y a également un grand système de grille informatique. Tout cela réuni, le niveau d’informatisation est ici stratosphérique, et sans toute cette infrastructure informatique, aucune des expériences physiques réalisées ici ne seraient possible. Par conséquent, ce gigantesque système informatique doit être protégé en permanence des différents malwares ou attaques de hackers – qui ont souvent lieu au CERN. Hélas, ceci est la réalité de la vie cybernétique contemporaine. Et c’est là que nous aimerions intervenir pour donner un coup de main!

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Un morceau du CERN

Il se trouve que les scientifiques sont des êtres humains remplis d’humour…En voici une preuve:

cern-math-9Comme dans … « faisceaux – cette direction ». Juste au cas où ils oublieraient la bonne direction pour les faisceaux de particules

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https://instagram.com/p/yrQ7B2OiVI/

https://instagram.com/p/yv4p7huif6/

Antimatière ? Mince alors. C’est la limite de l’effrayant. L’outil de rêve des cosmonautes et des militaires. Voilà pourquoi : 1 gramme d’antimatière + 1 gramme de matière = autant de bang équivalents à une bombe atomique de taille décente.

Mais il ne s’agit pas de militarisation et d’autres choses effrayantes.

Ok, les armes de l’avenir sont inventées ici, mais il en est de même concernant les nouvelles sources d’énergie de l’avenir. Et je suis sûr qu’il y aura d’autres éléments utiles et positifs inventés ici aussi – ou inventés par erreur et conduisant à des expériences scientifiques, comme il arrive si souvent. Vous recherchez quelque chose, et arrive quelque chose de totalement différent et inattendu qui est encore plus précieux que la chose que vous recherchiez initialement. Effets secondaires positifs. Un peu comme la pénicilline J

Au-dessus du hangar, j’ai vu des oiseaux qui volaient autour. J’ai pensé qu’ils devaient être anti-oiseaux. Et le chat que j’ai vu – clairement un anti-chat.

Quoi d’autre de nature positive ? On nous a gentiment donné les kilos d’antimatière! Hélas, nous n’avons pas pu prendre l’avion avec – et nous n’avons même pas pu les mettre dans la soute.

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Non. En tout, seulement cinq à dix antiprotons par seconde sont enregistrées au CERN. Et si nous ajoutons à eux des anti-électrons, alors bien sûr nous obtiendrons de l’anti-hydrogène. Mais à un tel rythme, pour obtenir un gramme d’anti-hydrogène, cela prendrait … la durée de vie de l’univers.

Voilà, les amis. C’est tout sur le CERN et ses incroyables accélérateurs.

À bientôt ! …

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