Fondé en 1954, le CERN, Organisation européenne pour la recherche nucléaire, est devenu un exemple éclatant de collaboration internationale, comptant aujourd'hui 21 États membres. Situé de part et d'autre de la frontière franco-suisse, près de Genève, c'est le plus grand laboratoire de physique des particules du monde.

Cherche des réponses aux questions fondamentales sur l'Univers : de quoi est-il constitué ? comment a-t-il évolué ?

Rassemble Près de 10 000 scientifiques de plus de 110 pays : le CERN est un laboratoire pour le monde

Innove en repoussant les frontières de la technologie et de l'ingénierie

Forme de jeunes scientifiques et ingénieurs qui deviendront les experts de demain

En poursuivant ses recherches aux limites de la connaissance, le CERN repousse les frontières des technologies. Les résultats, dans des domaines allant de l'informatique aux sciences des matériaux, trouvent des applica-tions très variées.

Le CERN produit aussi des faisceaux d'antiparticules, qui sont les consti-tuants de l'antimatière, sorte d’image miroir de la matière ordinaire. Plusieurs expériences fabriquent de l'antimatière et l’étudient .

Le CERN fournit des faisceaux variés : de muons à haute énergie pour étu-dier le proton, d’ions lourds pour créer de nouveaux états de la matière, ou d’ions radioactifs pour observer des noyaux exotiques.

Les neutrinos ont nourri de nombreuses expériences et réussites du CERN. Le dernier projet est d’envoyer un faisceau de ces particules très peu interactives à travers la surface de la terre jusqu'au laboratoire du Gran Sasso en Italie, à 730 km du CERN.

Certains détecteurs de particules inventés au CERN sont utilisés dans des technologies de dia-gnostic médical.

L'ingénierie pour le CERN, notamment en cryogénie, supraconductivité, micro-électronique, technologie du vide et génie civil, offre aux entreprises une expérience dont elles peuvent tirer parti dans d'autres projets.

Organisation européenne pour la recherche nucléaire

Le CERN est le plus grand centre de recherche en physique des particules du monde, avec plusieurs accélérateurs interconnectés qui fournissent une myriade de particules différentes à de nombreuses expériences.

2002

CERNCH-1211 Genève 23, Suisse

www.cern.chGroupe CommunicationSeptembre 2014CERN-Brochure-2014-003-Fre

Premiers résultats sur des atomes d'antihydrogène

2009

Premières collisions dans le LHC

2000

Création d'un nouvel état de la matière, le plasma de quarks

et de gluons, qui a probablement existé juste après le Big Bang

La construction du grand collisionneur

de hadrons (LHC) débute

1999

Le World Wide Web fut inventé au CERN pour aider les physiciens du monde entier à communiquer. Le CERN dirige maintenant un projet de grille de calcul qui fournira une formidable puissance informatique par le biais de réseaux planétaires d'ordinateurs.

19542009

Découverte du boson de Higgs, particule liée

au mécanisme qui donne une masse aux

particules fondamentales

u

u d

u

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Le CERN est un laboratoire où les scientifiques collaborent pour étudier les consti-tuants élémentaires de la matière et les forces qui les relient.

1957 1959

Le synchrotron à protons (PS) entre en

opération Georges Charpak invente la chambre proportionnelle

multifils (Prix Nobel 1992)

Les anneaux de stockage à intersections (ISR), premier

collisionneur proton–proton au monde, démarrent

Le super synchrotron à protons (SPS) entre

en fonctionnement

Découverte des particules W et Z. Prix Nobel pour Carlo

Rubbia et Simon van der Meer en 1984

Les accélérateurs utilisent des champs électriques élevés pour accélérer les faisceaux de particules et des champs magnétiques pour les guider dans la machine. Les plus grands accélérateurs sont circulaires et font appel à de puissants champs magnétiques pour faire tourner les particules dans un anneau afin qu'à chaque tour elles acquièrent de l'énergie supplémentaire.

Au CERN, les physiciens explorent la matière à l'aide d’accélérateurs de particules. Ces machines accélèrent des faisceaux de particules et les font entrer en collision, ou les projettent sur des cibles, afin de recréer les conditions d'énergie intense des premiers instants de l'Univers.

Le CERN abrite le plus grand et le plus puissant des accélérateurs de particules au monde : le grand collisionneur de hadrons, le LHC. Cet accélérateur sera installé dans le tunnel circulaire de 27 km de circonférence qui abritait la précédente machine, le grand collisionneur électron– positon, le LEP. En étudiant les collisions à des énergies jamais atteintes, les physiciens feront progresser notre compréhension de l'Univers, en découvrant de quoi il est fait et comment il s’est constitué.

Les détecteurs enregistrent ce qui se passe lorsque les particules entrent en collision. Les collisions très énergétiques produisent une foule de particules nouvelles. En effet, l'énergie se transforme en matière, comme le stipule l’équation d'Einstein, E = mc2, où E est l'énergie, m la masse et c la vitesse de la lumière.

Les différentes couches d'un détecteur mesurent différentes propriétés des particules produites lors des collisions. Les détecteurs de traces révèlent le parcours des particules qui jaillissent de la collision. D'autres couches, les calorimètres, mesurent l'énergie des particules. Dans le détecteur, un aimant courbe les trajectoires des particules chargées électriquement et aide à les identifier.

1968 1971 1973 1976 1983 1989

Découverte des « courants neutres », première

confirmation de la théorie électrofaible

Le grand collisionneur électron–positon (LEP) démarre ; il confirmera

qu’il n’existe que 3 types de neutrinos

1990 1995

Tim Berners-Lee invente le World Wide Web

Première observation d'antihydrogène

1993

Premiers résultats précis sur la violation de CP, expliquant la différence

infime entre matière et antimatière

D'autres types de particules existent dans la nature, par exemple dans les rayons cosmiques. Ce sont des douches de particules invisibles créées lorsque des particules très énergétiques venant de l'espace heurtent l'atmosphère ter-restre. Il existe en tout 12 types de particules, formant deux grands groupes : les quarks et les leptons (des particules semblables aux électrons).

Différentes forces agissent entre les particules. La force forte, la force électromagné-tique et la gravitation regroupent les particules dans des structures allant des atomes, invisibles, aux immenses galaxies, riches de millions d'étoiles. La force faible trans-forme les particules et les noyaux atomiques d'un type à un autre. Elle est par exemple responsable des réactions nucléaires qui alimentent le soleil.Les forces sont elles-mêmes portées par des particules, différentes des particules de matière. Les particules qui véhiculent les forces ont une durée de vie infime, le temps de transmettre l'information d'une particule de matière à une autre.

Les constituants de base de la matière sont de minuscules particules, plus petites encore que les atomes. Quatre de ces particules élémen-taires suffisent à constituer le monde qui nous entoure : le quark up, le quark down, l'électron et le neutrino de l'électron.

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u

u d

Le premier accélérateur, le synchro-cyclotron (SC),

démarre

Forces

Particules messagères

Gravitationnelle

Graviton (?)

Faible

Bosons W et Z

Électromagnétique

Photon

Forte

Gluon

Quarks

Neutron

Proton

Noyau

Electron

Atome

Molécule

Matière