Brian Cox à propos du supercollisionneur du CERN

Voici le Grand Collisionneur de Hadrons. ( ou LHC pour "Large Hadron Collider") Il a une circonférence de 27 kilomètres; c'est la plus grande expérience scientifique jamais tentée. Plus de 10 000 physiciens et ingénieurs venus de 85 pays de par le monde se sont réunis depuis des dizaines d'années pour construire cette machine. Ce que nous faisons c'est accélérer des protons donc, des noyaux d'hydrogène -- autour de quatre-vingt-dix-neuf virgule neuf neuf neuf neuf neuf... neuf! pourcent de la vitesse de la lumière. OK? A cette vitesse, ils parcourent ces 27 kilomètres, 11 000 fois par seconde. Et nous les faisons entrer en collision avec un autre faisceau de protons allant dans la direction opposée. Nous les faisons entrer en collision à l'intérieur de détecteurs géants.

Ce sont essentiellement des caméras digitales. Et voici celui sur lequel je travaille : ATLAS. ça vous donne une idée de la taille -- vous pouvez tout juste voir ces personnes de taille européenne standard en dessous.

(Rires)

ça vous donne une idée de la taille : 44 mètres de large, 22 mètres de diamètre, 7 000 tonnes. Et nous recréons les conditions qui étaient présentes moins d'un milliardième de seconde après le début de l'univers -- jusqu'à 600 millions de fois par seconde dans ce détecteur -- des chiffres énormes. Et si vous pouvez voir ces pièces métalliques ici -- ce sont des aimants immenses qui courbent la trajectoire des particules chargées, pour pouvoir mesurer à quelle vitesse ils se déplacent. Ceci est une image datant d'environ un an. Ces aimants sont là-dedans. Et, encore une fois, une personne de taille moyenne, pour vous donner une idée de l'échelle. Et c'est là-dedans que ces mini-Big Bangs seront créés, quelque part dans le courant de cet été.

Et, à vrai dire, ce matin, j'ai reçu un email disant qu'on venait de finir, aujourd'hui, de construire le dernier morceau d'ATLAS. Donc, à compter d'aujourd'hui, il est achevé. J'aimerais pouvoir dire que j'avais prévu ça pour TED, mais ce n'est pas le cas. Donc il a été achevé aujourd'hui.

(Applaudissements)

Oui, c'est une réalisation épatante. Alors, vous vous demandez peut-être, "Pourquoi? Pourquoi créer les conditions qui étaient présentes moins d'un milliardième de seconde après le commencement de l'univers?" Et bien, les physiciens des particules ne sont rien si ce n'est ambitieux. Et le but de la physique des particules est de comprendre ce dont toute chose est faite, et comment tout est collé ensemble. Et par "toute chose" je veux dire évidemment, vous et moi, la Terre, le Soleil, la centaine de milliards de soleils dans notre galaxie et la centaine de milliards de galaxies dans l'univers observable. Absolument tout.

Alors vous pourriez vous dire, 'Bon, OK, mais pourquoi ne pas simplement le regarder? N'est-ce pas? Si vous voulez savoir de quoi je suis fait, jetons un coup d'oeil." Et bien, nous avons découvert que lorsque l'on remonte dans le temps, l'univers devient de plus en plus chaud, de plus en plus dense, et de plus en plus simple. Alors, je ne connais pas de raison valable qui explique cela, mais cela semble être le cas. Donc, il y a bien longtemps au tout début de l'univers, nous pensons qu'il était très simple et compréhensible. Toute cette complexité, tout jusqu'à ces choses merveilleuses -- les cerveaux humains -- appartiennent à un univers vieux et froid et compliqué. Au commencement, dans le premier milliardième de seconde, nous pensons, ou nous avons observé, qu'il était très simple.

C'est presque comme si ... Imaginez un flocon de neige dans votre main, et vous le regardez, et c'est un objet terriblement compliqué et beau. Mais à mesure que vous le réchauffez, il va fondre en une flaque d'eau, et vous seriez capable de voir qu'en vérité il était seulement fait d'H20 : de l'eau. Et bien, c'est dans le même esprit que nous regardons dans le passé pour comprendre de quoi l'univers est fait. Et à compter d'aujourd'hui, il est fait de ces choses. Seulement 12 particules de matière, collées ensemble par quatre forces de la nature. Les quarks, ces machins roses, sont ce qui constituent les protons et les neutrons qui forment les noyaux atomiques dans votre corps. L'électron -- cette chose qui tourne autour du noyau atomique -- maintenue en orbite, soit dit en passant, par la force électromagnétique qui est portée par cette chose, le photon. Les quarks sont collés entre eux par d'autres trucs appelés gluons

Et ces gars-là, ici, forment la force nucléaire faible, probablement la moins familière. Mais sans elle, le soleil ne brillerait pas. Et quand le soleil brille, vous recevez des quantités conséquentes de ces choses appelées neutrinos qui déferlent. En fait, si vous regardez l'ongle de votre pouce -- environ un centimètre carré -- il y a quelque chose comme 60 milliards de neutrinos par seconde venant du soleil, qui traversent chaque centimètre carré de votre corps. Mais vous ne les sentez pas parce que la force faible porte bien son nom. De très courte portée et très faible, donc ils ne font que vous traverser.

Et ces particules ont été découvertes dans le courant du siècle dernier, grosso modo. La première, l'électron, a été découverte en 1897, et la dernière, cette chose appelée le neutrino tau, en l'an 2000. En fait juste -- J'allais dire, juste au coin de la rue à Chicago. Je sais c'est un grand pays, l'Amérique, n'est-ce pas? Juste au coin de la rue. Si l'on compare à l'univers, c'est juste au coin de la rue.

(Rires)

Donc, cette chose a été découverte en 2000, donc c'est une représentation des choses relativement récente. Une des choses formidables, en fait, selon moi, c'est qu'on en ait même découvert une seule, quand on réalise à quel point elles sont petites. Vous savez, il y a un pas entre elles et l'univers observable tout entier. Alors 100 milliards de galaxies, à 13,7 milliards d'années lumière -- un pas entre elles et Monterey, à vrai dire, c'est presque comme entre Monterey et ces choses. Absolument merveilleusement minuscule, et nous avons quand même réussi à découvrir la quasi totalité de la bande.

Alors, un de mes plus illustres prédécesseurs à l'Université de Manchester, Ernest Rutherford, qui a découvert le noyau atomique, a dit un jour, "La science est soit de la physique, soit de la philatélie." Bon, je ne pense pas qu'il voulait insulter le reste du monde de la science, bien qu'il soit Néo Zélandais, donc c'est possible.

(Rires)

Mais ce qu'il voulait dire, est que ce que nous avons fait, en réalité, c'est une jolie collection -- D'accord, nous avons découvert les particules, mais, à moins de comprendre la raison sous-jacente à cet ordre des choses -- vous savez, pourquoi c'est construit de cette manière -- vous n'avez vraiment fait que collectionner -- vous n'avez pas fait de science. Heureusement, nous avons probablement une des plus grandes réussites du 20ième siècle qui sous-tend ce motif. C'est en quelque sorte, l'équivalent des lois de la physique Newtonienne pour la physique des particules. ça s'appelle le 'Modèle Standard" -- une équation mathématique merveilleusement simple. Vous pourriez l'imprimer sur le devant d'un T-shirt, ce qui est toujours signe d'élégance. La voici.

(Rires)

J'ai été quelque peu déloyal, parce que je l'ai développée jusque dans ces détails les plus barbares. Cependant, cette équation vous permet de calculer tout -- mis à part la gravité -- ce qui ce passe dans l'univers. Ainsi, vous voulez savoir pourquoi le ciel est bleu, pourquoi les noyaux atomiques s'agglutinent entre eux -- en principe, avec un ordinateur suffisamment puissant -- pourquoi l'ADN a la forme qu'il a. En principe, vous devriez être capable de le déterminer à partir de cette équation.

Mais il y a un problème. Quelqu'un peut-il voir ce que c'est? Une bouteille de champagne à quiconque me dira ce qui cloche. Allez, je vais vous faciliter les choses, en agrandissant une des lignes En gros, chacun de ces termes fait référence à certaines des particules. Donc ces W, là, font référence aux W et à la façon dont ils s'agglutinent ensemble. Même chose pour ces vecteurs de la force faible, les Z. Mais il y a un symbole supplémentaire dans cette équation : H. OK, H. H pour la particule de Higgs. Les particules de Higgs n'ont pas été découvertes. Mais elles sont nécessaires -- elles sont nécessaires pour que ces mathématiques fonctionnent. Alors tous ces calculs si subtils que nous sommes capables de faire avec cette superbe équation seraient impossibles sans un petit plus. Alors c'est une prédiction -- une prédiction de l'existence d'une nouvelle paticule.

Quel est son rôle? Et bien, nous avons eu amplement le temps de trouver des analogies sympas. Et dans les années 80s, quand nous avons eu besoin que le Royaume Uni finance le LHC, Margaret Thatcher a dit, à l'époque, "Si vous autres êtes capables d'expliquer, en des termes qu'un politicien peut comprendre, ce que vous êtes en train de fabriquer, l'argent est à vous. Je veux savoir ce que cette particule de Higgs fait." Et nous avons trouvé cette analogie et ça a eu l'air de marcher. Et bien, ce que la particule de Higgs fait, c'est donner une masse aux particules fondamentales. Et l'idée c'est que l'univers tout entier -- et ça ne veut pas dire seulement l'espace, ça veut dire moi aussi et à l'intérieur de vous -- l'univers tout entier est rempli de quelque chose appelée un champ de Higgs. Les particules de Higgs, si vous préférez.

L'analogie est que ces personnes dans la pièce sont les particules de Higgs. Quand une particule se déplacent dans l'univers, elle peut interagir avec ces particules de Higgs. Mais imaginez que quelqu'un qui n'est pas très populaire passe dans cette pièce. Alors tout de monde l'ignore. Il peut simplement traverser la pièce très rapidement, quasiment à la vitesse de la lumière. Il n'a pas de masse. Et imaginez quelqu'un d'incroyablement important et populaire et intelligent qui entre dans la pièce. Cette personne est entourée de monde, et son passage dans la pièce est entravé. C'est presque comme si elle devenait lourde. Elle gagne de la masse. Et voilà exactement le fonctionnement du mécanisme de Higgs. L'idée est que les électrons et les quarks dans votre corps et dans l'univers qui nous entoure sont lourds, dans un sens, et massifs, parce qu'ils sont entourés de particules de Higgs. Ils interagissent avec le champ de Higgs.

Si cette idée est vraie, alors nous devrons découvrir ces particules de Higgs au LHC. Si ce n'est pas vrai -- parce que c'est un mécanisme assez alambiqué, bien que ce soit le plus simple auquel nous ayons pu penser -- alors nous savons que quoique ce soit qui joue le rôle des particules de Higgs, devra être mis en évidence au LHC. Voilà une des principales raisons d'avoir construit cette machine géante. Je suis content que vous reconnaissiez Margaret Thatcher. En fait, j'ai envisagé de rendre ça plus culturellement pertinent, mais -- (Rires) enfin bref. Donc, ça c'est une chose. C'est essentiellement une assurance de ce que le LHC trouvera.

Il y a beaucoup d'autres choses. Vous avez entendu parler de beaucoup des grands problèmes de la physique des particules. Un de ceux dont vous avez entendu parler : la matière noire, l'énergie noire. Il y a une autre problématique, qui est que les forces de la nature -- c'est assez beau, en vérité -- semblent, alors que vous remontez le temps, elles semblent changer en intensité. C'est vrai, elles changent en intensité. Ainsi, la force électromagnétique, la force qui nous maintient entier, devient plus forte quand la température croit. La force forte, la force nucléaire forte, qui colle les noyaux les uns aux autres, faiblit. Et ce que vous voyez c'est que le modèle standard -- vous pouvez déterminer comment elles changent -- c'est que les forces -- les trois forces, autres que la gravité -- semblent quasiment s'unifier à un certain moment. C'est presque comme s'il y avait une sorte de super-force superbe, à l'origine des temps. Mais elles se ratent tout juste.

Alors il y a une théorie appelée la supersymétrie, qui double le nombre de particules dans le modèle standard. Ce qui, à première vue, ne ressemble pas à une simplification. Mais en vérité, avec cette théorie, nous obtenons que les forces de la nature semble effectivement s'unifier au moment du Big Bang. Prophétie absolument magnifique. Le modèle n'a pas été construit pour faire ça, mais il semble bel et bien le faire. De plus, ces particules supersymétriques sont des candidates très sérieuses pour la matière noire. Donc c'est une théorie très attirante, qui est un courant principal en physique. Et si je devais parier dessus, je parierais -- et ce n'est pas du tout scientifique -- que ces choses apparaitront aussi au LHC. Il y a beaucoup d'autres choses que le LHC pourrait découvrir.

Mais durant ces dernières minutes, je voudrais simplement vous donner une autre perspective de ce que je pense -- de ce que la physique des particules signifie vraiment pour moi -- la physique des particules et la cosmologie. Et c'est que je pense qu'elle nous a donné une magnifique histoire -- presque une histoire de la création, si vous voulez bien -- à propos de l'univers, depuis la science moderne au cours de ces dernières décennies. Et je dirais qu'elle mérite, dans l'esprit des conférences de Wade Davis, d'être au moins positionnée tout là-haut avec ces magnifiques histoires de création des peuples des hautes Andes et du Nord glacé. Je pense que c'est une histoire de la création, tout aussi belle.

Voici l'histoire : nous savons que l'univers a commencé il y a 13,7 milliards d'années, dans un état terriblement chaud et dense, bien plus petit qu'un simple atome. Il a commencé son expansion environ un million de milliard de milliard de milliard de milliardième de seconde -- je pense que je ne me suis pas trompé -- après le Big Bang. La gravité s'est dissociée des autres forces. L'univers a alors subi une expansion exponentielle appelée inflation. Dans à peu près le premier milliardième de seconde, le champ de Higgs est entré en action, et les quarks et les gluons et les électrons qui nous constituent ont acquis de la masse. L'univers a continué à s'étendre et à refroidir. Après environ quelques minutes, il y eu de l'hydrogène et de l'hélium dans l'univers. C'est tout. L'univers était constitué d'à peu près 75% d'hydrogène, et de 25% d'hélium. C'est encore le cas aujourd'hui.

Il a continué son expansion pendant environ 300 millions d'années. Puis la lumière a commencé à parcourir l'univers. Il était suffisamment grand pour être transparent à la lumière, et c'est ce que l'on voit dans le fond diffus cosmologique que George Smoot a décrit comme voir le visage de Dieu. Après environ 400 millions d'années, les premières étoiles se sont formées, et l'hydrogène, et l'hélium, ont commencé à se transformer en les éléments plus lourds. Donc les éléments de la vie -- le carbone, et l'oxygène et le fer, tous les éléments dont nous avons besoin pour exister -- ont été concoctés dans ces premières générations d'étoiles, qui ont finalement épuisé tout leur carburant, ont explosé, ont éjecté ces éléments dans l'univers. Puis elles se sont effondrées en une nouvelle génération d'étoiles et de planètes.

Et sur certaines de ces planètes, l'oxygène qui avait été créé dans cette première génération d'étoiles a pu fusionner avec l'hydrogène pour former de l'eau, de l'eau liquide à la surface. Sur au moins une, et peut-être sur uniquement une de ces planètes, la vie primitive a évolué, elle a évolué durant des millions d'années pour donner naissance à des êtres qui marchaient debout et laissèrent des empreintes il y a environ 3,5 millions d'années dans les plaines boueuses de Tanzanie, et finalement laissèrent une empreinte sur un autre monde. Et construisirent cette civilisation, cette image magnifique, qui a transformé la nuit en lumière, et vous pouvez voir cette civilisation de l'espace. Comme Carl Sagan, un de mes grands héros, l'a dit, voici les choses -- et en vérité, pas seulement celles-là, mais j'étais en train de regarder autour -- voici les choses, comme les fusées Saturn V et Spoutnik, et l'ADN, et la littérature et les sciences -- voici les choses que crée les atomes d'hydrogène lorsqu'on leur donne 13,7 milliards d'années.

Absolument remarquable. Et les lois de la physique, n'est-ce pas? Les bonnes lois de la physique -- sont magnifiquement équilibrées. Si la force faible avait été un peu différente, alors le carbone et l'oxygène ne seraient pas stables dans les cœurs des étoiles, et il n'y aurait rien de tout cela dans l'univers. Et je pense que c'est -- une superbe et importante histoire. Il y a 50 ans, je n'aurais pas pu raconter cette histoire, parce que nous ne la connaissions pas. ça me donne vraiment le sentiment que la civilisation -- qui, comme je le dis, si vous croyez en l'histoire scientifique de la création, a émergé purement comme un résultat des lois de la physique, et de quelques atomes d'hydrogène -- et bien, je pense, en ce qui me concerne du moins, que ça me donne le sentiment d'avoir une valeur incroyable.

Donc, voilà le LHC. Le LHC va certainement, lorsqu'il démarrera cet été, écrire le prochain chapitre de ce livre. Et j'attends vraiment avec une grande excitation, sa mise en route. Merci.

(Applaudissement)