L’exploitation avec ions lourds au LHC produit de la nouvelle physique très rapidement

La façon dont l’exploitation avec ions lourds au LHC produit, si rapidement, de la nouvelle physique est impressionnante, non seulement en raison des horizons nouveaux qui s’ouvrent sur l’Univers primordial, mais aussi parce que ces résultats sont une démonstration éclatante de l’intérêt de la concurrence et de la complémentarité entre les expériences.

 

ALICE a été la première expérience à publier un article faisant suite à l’exploitation avec ions, ce qui était prévisible puisqu’il s’agit de l’expérience LHC spécialisée dans les ions, mais les résultats produits actuellement par ATLAS et CMS sont en train d’apporter une lumière nouvelle sur le sujet. Chaque collaboration tire le meilleur parti des points forts de son détecteur ; c'est en mettant ensemble tous les résultats que nos connaissances progressent.

La création, l’observation et la compréhension de la matière dense et chaude qui aurait existé dans l’Univers primordial, appelée généralement plasma quarks-gluons, relève d'une science complexe et constitue l'un des objectifs principaux du programme des ions. De nombreux signaux indiquent l’existence de ce plasma, et nous devons tous les assembler, comme les pièces d'un puzzle, pour avoir une image complète. Au cœur du détecteur ALICE se trouve la chambre à projection temporelle (TPC), un détecteur ayant une capacité inégalée pour mesurer une multitude de traces de particules. La TPC a été au centre du premier article d’ALICE, qui annonce une grande augmentation du nombre de particules produites dans les collisions par rapport aux expériences précédentes menées au collisionneur RHIC de Brookhaven avec des noyaux plus légers et à une énergie plus basse. Le deuxième article d’ALICE confirme un résultat précédent obtenu au RHIC, selon lequel le plasma semble se comporter comme un fluide de très faible viscosité. Pris ensemble, ces résultats ont déjà invalidé certaines théories sur le comportement de l'Univers primordial.

Si l’on y ajoute le résultat obtenu à ATLAS et à CMS, on a tous les éléments pour
commencer à mettre en place une image claire de l’Univers primordial. Les deux expériences mesurent les jets de particules produits par les collisions. Les jets se forment lorsque les constituants de base de la matière nucléaire, les quarks et les gluons, jaillissent du point de collision. Dans les collisions de protons, les jets apparaissent habituellement par paires, en quelque sorte « dos à dos ». Dans les collisions d'ions lourds, au contraire, les jets interagissent dans les conditions tumultueuses du milieu, qui est dense et chaud. Cette situation produit un signal très caractéristique, appelé étouffement des jets, dans laquelle l'énergie des jets peut se dégrader très fortement, révélant ainsi des interactions avec le milieu. L’étouffement des jets est un outil puissant pour l’étude approfondie du comportement du plasma.

L’exploitation du LHC pour l’année 2010 s’achève cette semaine. 2010 aura été une grande année, et ces résultats sont vraiment la cerise sur le gâteau !

Rolf Heuer

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