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LHC : réponse à Daniel S.

Alors que Benjamin nous apprend la réussite du premier faisceau du LHC, Daniel Schneidermann pose une question cruciale : Why blog LHC ? Oui, c’est vrai ça Daniel, à quoi servent les milliards investis dans ces accélérateurs de particules ?

Plusieurs réponses sont possibles. Commençons par la réponse scientifique proprement dite.

LHC signifie « Large Hadron Collider » : pour la traduction « grand collisionneur de Hadrons ». Le seul mot mystérieux là-dedans est « Hadron » : c’est un des ces termes physiques très poétiques désignant une classe de particules, en l’occurence ici les particules composées de quarks et d’anti-quarks (qui incluent le proton et le neutron). Le but du LHC, c’est donc de projeter très violemment des hadrons les uns contre les autres dans l’espoir qu’ils s’entrechoquent (voir encore ce billet de Benjamin Bradu). Alors comment le crash de protons les uns contre les autres va-t-il permettre de découvrir le secret de l’existence de l’univers, le sens de la vie et la particule de Dieu ? En vertu de l’équation pop de la physique, la fameuse E=mc^2 d’Einstein.  Cette équation exprime l’équivalence entre « énergie » et « masse ». Elle signifie deux choses :
– si on « casse » une particule, on peut en extraire une quantité formidable d’énergie (le facteur c est la vitesse de la lumière, très grande comme chacun le sait). C’est ce qui se passe dans nos centrales nucléaires …
– au contraire, si on concentre beaucoup d’énergie dans un système, on peut « créer » de la masse et donc … de nouvelles particules

Le LHC utilise cette deuxième propriété. En accélérant les protons, ils acquièrent une formidable énergie (cinétique) [1] . Lorsque des protons accélérés s’entrechoquent, on concentre ainsi une énorme quantité d’énergie en un point, ce qui crée tout un tas de nouvelles particules très énergétiques en vertu de l’équation d’Einstein (enfin je vous passe la version complète à base de diagrammes de Feynman, etc …). Ces particules ont une durée de vie très courte et n’ont existé que dans les conditions primordiales de l’univers, quand il était très dense et très chaud. Une fois recréées, elles se desintègrent aussitôt; mais elles laissent alors des « traces  » – autrefois on pouvait les visualiser dans les chambres à bulles, ce qui faisait de très jolies images (source image). En étudiant ces traces, on est capable de retrouver les propriétés des particules très énergétiques créées par la collision, et donc de comprendre mieux les lois de la physique élémentaire.

Plus l’accélérateur de particules est gros, plus les collisions ont lieu à des énergies élevées, plus on se rapproche des conditions de l’univers primordial, mieux on est capable de comprendre l’infiniment petit. Le LHC va permettre de dépasser une nouvelle frontière de la physique, de confirmer ou d’infirmer les prédictions des modèles allant au-delà du modèle standard, de savoir (peut-être) ce qui donne la masse aux particules, d’avancer dans la direction d’une théorie de la grande unification, dans laquelle toutes les particules, toutes les forces de l’univers ne seraient que les différentes facettes d’une même pièce (qui ressemblerait plutôt à une petite corde). Nous vivons une époque formidable : le LHC, c’est comme le dernier tome d’Harry Potter, un nouvel épisode d’une longue et passionnante saga qui va se dérouler de notre vivant sous nos yeux émerveillés.

Alors au-delà de l’intérêt scientifique premier, à quoi sert le LHC ? Il y a d’abord des intérêts scientifiques « secondaires ». Comme vous le remarquez vous-même, Daniel, cher Daniel, les media mettent en avant les « superlatifs » du LHC. Cependant, on ne peut les blâmer : le CERN lui-même utilise ces superlatifs dans sa communication (voir par exemple cette remarquable vidéo de présentation du projet). Et il a raison : la construction de ces accélérateurs est une performance technologique en soi. Or, historiquement, la résolution de tels problèmes technologiques (comment avoir un vide le plus pur, comment traiter les données les plus efficacement ?) stimule la recherche fondamentale. Le projet Manhattan avait requis la construction des premiers ordinateurs. Le projet Apollo avait stimulé toute l’industrie de l’aéronautique, toute la science des matériaux. Résoudre des problèmes difficiles stimule l’innovation, et rien que pour ça, il est utile d’investir  dans ces projets pharaoniques dont les retombées secondaires peuvent s’étaler sur des années et sur des disciplines très différentes. Et on n’est jamais à l’abri d’une application secondaire inattendue : qui pensait par exemple que le rayonnement synchrotron (un type d’accélérateur de particules) serait si important pour la microimagerie (étude des structures des protéines, etc …)  ?

Prenons encore du recul. Nous avons vu l’intérêt fondamental, l’intérêt potentiel secondaire, y a-t-il d’autres intérêts ? Il y a en tous cas des intérêts symboliques. Ces grands projets multinationaux sont des exemples de collaborations entre différents pays, ce qui n’est jamais anodin. Ici, la collaboration européenne a forcé le destin, dépassant les US, drainant les budgets modiaux et les focalisant au coeur de l’Europe (en Suisse en tous cas).  Et qu’il est doux de voir la science faire la une des journaux ! A l’heure de la crise des vocations scientifiques, à l’heure où les héros poussent des ballons ronds ou portent de grosses Rolex, ils permettent de mettre en avant des personnages symboliques forts (Stephen Hawking, Lisa Randall – mais il est vrai trop peu d’expérimentateurs à mon goût), des héros positifs motivés avant tout par la quête intellectuelle (sans être dupe non plus sur le milieu hyper hyper élitiste de la physique). Trous noirs, supercordes, quarks, big-bang : autant d’images oniriques qui peuvent convaincre les jeunes de se lancer dans la science et les pouvoirs publics d’y investir. Car ne nous y trompons pas : les défis de demain (réchauffement climatique, crises énergétiques) ne pourront être résolus in fine que par la science, il est donc important d’encourager le plus de vocations possibles, d’informer le plus possible, de parler le plus possible de science. Vous me direz : mais quel est le rapport entre le LHC et le réchauffement climatique ? Je vous répondrai que je suis l’exemple typique du jeune qui rêvait sur les trous noirs et qui a terminé les mains dans le jaune d’oeuf à disséquer des embryons : la physique théorique n’est qu’une porte d’entrée, il appartient ensuite à chacun de suivre son propre chemin.

Il y a aussi des intérêts plus politiques. Le LHC, comme ITER ou les grands projets de ce type, sont prisés de nos hommes politiques : ce sont de gros projets concrets, drainant beaucoup d’argent, avec beaucoup de retombées économiques locales (en terme d’emplois par exemple).  Et investir quelques milliards dans ces projets, c’est bon pour l’image, cela permet de dire qu’on investit beaucoup d’argent dans la recherche fondamentale. S’il y a critique, elle serait là à mon avis : le problème n’est pas tant sur le fait d’investir beaucoup d’argent dans le fondamental que sur sa ventilation. Avec l’argent dépensé pour le LHC, combien de labos travaillant sur les énergies renouvelables ou la recherche contre le cancer aurait-on pu financer ?

Qu’on se rassure toutefois : comme l’explique Benjamin, le LHC a coûté moins de 4 milliards d’euros, répartis entre différents pays (16% du coût pour la France). Le PIB français  s’élève à 1893 milliards d’euros, l’objectif affiché depuis des années pour 2010 de 3% pour le budget de la recherche française s’élèverait donc environ à 57 milliards d’euros annuels (aujourd’hui on n’en est qu’à  un peu plus de 2%). Pour fixer les idées, l’ISF qu’on parle de supprimer, rapporte  annuellement 4 milliard (plus d’un LHC par an), le TEPA coûte 13 milliards d’euros par an (plus de 3 LHC par an).  Le LHC, c’est l’arbre vigoureux international qui cache la misère globale de la recherche française, l’attaquer sur son coût avec notre gouvernement Père Noel , ce serait un peu mesquin je trouve.

[1] l’unité employée pour ces accélérateurs n’est pas la Joule ou la calorie, mais l’electron Volt que vous avez sûrement déjà croisé

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Tom Roud

Blogger scientifique zombie

12 Comments

  • A propos du cout de la chose, je voudrais souligner que les milliards sont investis dans de l’équipement acquis essentiellement dans les pays membres, et en salaires de scientifiques qui étudieraient la physique dans d’autres labos si le CERN n’existait pas.

    Ce qui est sur, c’est qu’au CERN, le confort passe au second plan : les locaux du CERN vétustes, mal isolés, pas attrayants du tout. J’y ai travaillé quelques jours en hiver comme consultant j’ai du garder ma doudoune et mes doigts étaient engourdis sur le clavier…

    Je ne partage pas du tout l’idée selon laquelle « l’argent dépensé pour le LHC, (aurait pu financer des) labos travaillant sur les énergies renouvelables ou la recherche contre le cancer ? ». Ces domaines comme d’autres reçoivent aussi des milliards, et leurs résultats ne dépendent pas directement des budgets. D’abord, ce n’est pas parce qu’on investit 2x plus de fric dans un domaine qu’on arrivera à des résultats 2x plus vite. Le progrès scientifique est tout sauf linéaire. Ensuite, le LHC a été financé car c’est un équipement visant des buts précis, comme ITER d’ailleurs.

    Le jour ou la recherche sur les énergies renouvelables pourra mettre un plan sur la table en disant : voilà, il nous faut quelques milliards d’euros pour faire ceci, et on arrivera à produire plus de jus qu’une centrale nucléaire pour moins cher, elle les aura. Enfin peut être pas parce qu’ils ont promis déjà 2 ou 3 fois et que ça marche toujours pas …

  • Salut,
    je ne dis pas cela en particulier pour le LHC. Ce que je veux dire, c’est que si on commence à parler d’argent, je comprendrais plus qu’on conteste des choix thématiques plutôt que le fait d’allouer de l’argent à la recherche alors que, je cite Daniel, « les caisses sont vides ». Il y a quand même là un vrai débat, éminemment politique et dans lequel les citoyens ont leur mot à dire : étant donné un budget public de recherche, comment le ventile-t-on ? La question se pose pour le LHC, pour ITER, tout comme pour le plan campus…
    Maintenant, il faut quand même voir qu’en France en tous cas, il ne s’agit pas de financer des disciplines pour aller deux fois pus vite, comme tu dis : il s’agit de financer des disciplines pour qu’elles existent juste (plus exactement, pour qu’elles survivent). En biologie, nous ne sommes pas à la hauteur, c’est très clair.

  • Salut

    si le lHc arrive a faire passer le deusiéme rayon qui doit percuter le premier,alors il n’es pas impossible qu’il crée un trou noir ,la mauvaise nouvelle c’est qu’on pourrait par accrétion détruire notre planéte et être décombiné organiquement pour être recombiner dans une autre dimension.
    La bonne nouvelle ,c’est que nous pouvons ouvrir une porte sur les étoile et pouvoir aller n’importe ou dans l’univers.
    Un stagate.les extraterrestres vont avoir une sacrée surprise de nous voir arrivé de nul part.et la derniére bonne nouvelle ,c’est que nous pourrons être fier d’etre une des seul race humaine de l’univers a maitriser les trou noir.

    en espérant que le trou noir soit maitriser je vous dit adieu pour une vie ailleur.

  • Cher Cottin,
    je trouve toute cette histoire assez grave. Pas le fait qu’on aille créer un trou noir; non, je suis convaincu qu’il n’y a aucun risque, vu que, comme on l’explique un peu partout, des collisions énergétiques d’un niveau supérieur ou égal à ce qui va se passer au LHC se passent déjà très régulièrement à la surface de la Terre.
    Non, ce que je trouve grave c’est que :
    – beaucoup de journaux aient parlé de cette histoire qui sent à fond le crackpot pour vendre du papier. Si je ne m’étonne pas de trouver tout cela sur internet, je suis complètement catastrophé de voir cela jusque dans les pages du Monde. Cette histoire de trou noir, c’est l’équivalent scientifique des théoriciens du complot du 11 Septembre : une poignée de gens hors système, qui n’y connaissent pas grand chose – ils n’utilisent même pas la mécanique quantique à ma connaissance pour faire leurs calculs- qui partent dans des délires personnels, avec films spectaculaires à l’appui. Seulement, comme c’est de la science, la grande majorité des gens n’y comprennent rien, pensent que les théories scientifiques se valent toutes et on se permet de dire n’importe quoi dans les journaux. A ce rythme là, on va finir par enseigner le créationnisme dans les écoles, car après tout c’est une théorie comme une autre et je suis persuadé qu’on trouvera toujours des hurluberlus avec des phD pour défendre n’importe quelle théorie « scientifique ».
    – si c’est vrai, que le CERN lui-même ait vu cette affaire d’un bon oeil pour se faire de la pub’
    Il est clair que cette histoire de trou noir est passée dans le grand public. Il va sans dire que ce genre de choses peut provoquer quelques angoisses et paniques, sans compter qu’on renouvelle l’image du savant fou. Je n’aime pas ça du tout.

  • Tout d’abord bravo et merci pour ce billet ! Je dois dire que Schneidermann me déçoit sur ce coup … et d’ailleurs, scoop, selon lui le LHC « recréera les conditions qui régnaient une fraction de seconde avant le big bang » (votre lien) … Bogdanovs, sortez de ce corps !

    Par ailleurs oui angoisses et paniques peuvent naître : d’après la presse, une ado indienne a préféré se suicider que d’affronter le démarrage du LHC : http://www.lefigaro.fr/flash-actu/2008/09/11/01011-20080911FILWWW00326-lhc-effrayee-une-indienne-se-suicide.php

  • Ouh la, le « avant le big-bang » m’avait échappé …. C’est bien triste cette histoire de suicide, et cela montre qu’il ne faut pas plaisanter avec la « fin du monde ».

  • A ce rythme là, on va finir par enseigner le créationnisme dans les écoles, car après tout c’est une théorie comme une autre et je suis persuadé qu’on trouvera toujours des hurluberlus avec des phD pour défendre n’importe quelle théorie “scientifique”.

    Tiens, justement :
    « From The Times
    September 12, 2008
    Leading scientist urges teaching of creationism in schools »

    http://www.timesonline.co.uk/tol/news/uk/science/article4734767.ece?token=null&offset=0&page=1

  • Bon, je n’y comprends strictement rien, mais si ça peut faire progresser l’homme c’est toujours bon à prendre.
    Et puis ils avaient l’air tellement heureux à la tv, comme des dizaines de personnes qui auraient gagné au loto en même temps…
    Bon ben allez y doucement qu’on essaye de suivre un peu et faites gaffe, n’allez pas nous réveiller quelques religieux purs et durs.

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