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LHCb est une collaboration internationale : environ 700 scientifiques de 50 universités et laboratoires dans 15 pays participent au projet, aidés par plusieurs centaines de techniciens et d’ingénieurs. La plupart des composants du détecteur ont été conçus et fabriqués loin du site du CERN. Du fait de son extrême fragilité, l’un des deux détecteurs Tchérenkov a parcouru les 8 km qui séparent le site principal du CERN de celui de l’expérience à la vitesse d’un escargot. L’expérience de beauté sur le Grand collisionneur de hadrons œuvrer ensemble LHCb n’enregistre que 2000 des 10 millions de collisions de protons se produisant à chaque seconde. Cette sélection des collisions les plus intéressantes est l’œuvre du système de déclenchement électronique qui mène une analyse extrêmement rapide à partir de quelques sous-détecteurs clés. Le système de déclenchement prend une décision préliminaire en seulement quatre millio- nièmes de seconde, sans quoi les données sont perdues. Ce n’est là qu’un des défis informatiques de LHCb. La quan- tité d‘informations est suffisante pour remplir 300 CD par heure. Les données de l’expérience sont ensuite analysées à l’aide de plus de 100 centres de calcul répartis dans le monde entier. Des dizaines de milliers d’ordinateurs peu- vent ainsi traiter simultanément les données sur ce nou- veau système global appelé la Grille. CERN Organisation européenne pour la recherche nucléaire CH-1211 Genève 23 Groupe Communication, mai 2014 CERN-Brochure-2014-005-Fre 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. Pour plus de détails sur cette extraordinaire expérience et ses découvertes, consultez : http://cern.ch/lhcb-public www.cern.ch Il y a 13,7 milliards d’années, l’Univers a commencé par un coup d’éclat magistral, le Big Bang. Concentrée dans un espace infiniment petit, l’énergie s’est transformée en quantités égales de matière et d’antimatière. Au CERN, le Grand collisionneur de hadrons accélère des faisceaux de protons à une vitesse proche de celle de la lumière. Les protons entrent en collision, recréant au centre de l’expérience LHCb les conditions qui prévalaient juste après le Big Bang. LHCb Photos: CERN Photo Service L’expérience LHCb Bienvenue dans un monde étrange où règnent les lois de la physique quantique. Ici, les particules apparaissent et disparaissent sans cesse, laissant entrevoir les premiers instants de l’Univers et de nouveaux territoires du savoir. Le plus grand et le plus large des composants de l’expérience, l’aimant de 1600 tonnes, a été assemblé en souterrain pièce par pièce. penser vite Le localisateur de vertex est si sensible que la chute d’une simple épingle pourrait endommager ses délicates connexions. Pourtant, ses modules sont parvenus indemnes au CERN, au terme de 1300 km de voyage sur les routes depuis la Grande-Bretagne.

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LHCb est une collaboration internationale : environ 700 scienti� ques de 50 universités et laboratoires dans 15 pays participent au projet, aidés par plusieurs centaines de techniciens et d’ingénieurs. La plupart des composants du détecteur ont été conçus et fabriqués loin du site du CERN.

Du fait de son extrême fragilité, l’un des deux détecteurs Tchérenkov a parcouru les 8 km qui séparent le site principal du CERN de celui de l’expérience à la vitesse d’un escargot.

L’expérience de beauté sur le Grand collisionneur de hadrons

œuvrer ensemble

LHCb n’enregistre que 2000 des 10 millions de collisions de protons se produisant à chaque seconde.

Cette sélection des collisions les plus intéressantes est l’œuvre du système de déclenchement électronique qui mène une analyse extrêmement rapide à partir de quelques sous-détecteurs clés. Le système de déclenchement prend une décision préliminaire en seulement quatre millio-nièmes de seconde, sans quoi les données sont perdues.

Ce n’est là qu’un des dé� s informatiques de LHCb. La quan-tité d‘informations est su� sante pour remplir 300 CD par heure. Les données de l’expérience sont ensuite analysées à l’aide de plus de 100 centres de calcul répartis dans le monde entier. Des dizaines de milliers d’ordinateurs peu-vent ainsi traiter simultanément les données sur ce nou-veau système global appelé la Grille.

CERN

Organisation européenne pour la recherche nucléaire

CH-1211 Genève 23

Groupe Communication, mai 2014CERN-Brochure-2014-005-Fre

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.

Pour plus de détails sur cette extraordinaire expérience et ses découvertes, consultez :

http://cern.ch/lhcb-public

www.cern.ch

Il y a 13,7 milliards d’années, l’Univers a commencé par un coup d’éclat magistral, le Big Bang. Concentrée dans un espace in� niment petit, l’énergie s’est transformée en quantités égales de matière et d’antimatière.

Au CERN, le Grand collisionneur de hadrons accélère des faisceaux de protons à une vitesse proche de celle de la lumière. Les protons entrent en collision, recréant au centre de l’expérience LHCb les conditions qui prévalaient juste après le Big Bang.

LHCb

Photos: CERN Photo Service

L’expérience LHCbBienvenue dans un monde étrange où règnent les lois de la physique quantique. Ici, les particules apparaissent et disparaissent sans cesse, laissant entrevoir les premiers instants de l’Univers et de nouveaux territoires du savoir.

Le plus grand et le plus large des composants de l’expérience, l’aimant de 1600 tonnes, a été assemblé en souterrain pièce par pièce.

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ite

Le localisateur de vertex est si sensible que la chute d’une simple épingle pourrait endommager ses délicates connexions. Pourtant, ses modules sont parvenus indemnes au CERN, au terme de 1300 km de voyage sur les routes depuis la Grande-Bretagne.

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3) Les détecteurs de traces enregistrent les points de

passage des particules chargées. Les ordinateurs

peuvent ainsi reconstruire les trajectoires exactes.

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Un mystère cosmique...Quand de la matière et de l’antimatière entrent en contact, les conséquences sont dramatiques. En un clin d’œil, toutes deux disparaissent, se détruisant mutuellement dans un � ash d’énergie.

Cette relation explosive soulève de fasci-nantes questions. Par exemple, si la matière et l’antimatière ont été créées en quantités égales au moment du Big Bang, pourquoi vivons-nous dans un Univers uniquement formé de matière ? Un mécanisme inconnu serait-il intervenu pour empêcher matière et antimatière de se détruire complètement ?

… une belle solutionLHCb a été conçu pour étudier les légères asymétries entre matière et antimatière à partir de particules connues sous le nom de quarks de beauté. Bien qu’absents de l’Univers actuel, les quarks de beauté existaient en grandes quantités après le Big Bang. Les collisions au cœur de LHCb en produiront des milliards, tout comme elles produiront des milliards d’antiquarks de beauté.

En étudiant avec une précision inégalée la légère di� érence entre la désintégration du quark et de l’antiquark de beauté, LHCb contribue à dissiper l’un des plus grands mystères de l’Univers.

Situé dans une grande caverne à 100 mètres sous terre, LHCb est un alignement de couches de détection, chacune conçue pour identi� er et mesurer une propriété di� érente des particules issues des collisions.

Au lieu de fuser dans toutes les directions, les quarks de beauté générés par les collisions de protons � lent dans des directions proches de la ligne de faisceau. Cette topologie caractéristique a déterminé l’architecture du détecteur. Les sous-détecteurs sont alignés les uns derrière les autres sur 20 mètres, comme des livres rangés sur une étagère.

1) Le localisateur de vertexmesure, avec une précision d’un centième de millimètre, la distance entre le point de collision et le point où les quarks de beauté se désintègrent.

2) Deux détecteurs Tchérenkov mesurent les cônes de lumière émis par les particules les traversant. Ce phénomène se produit lorsque les particules voyagent plus vite que ne le ferait la lumière dans le mélange gazeux que contiennent les deux détecteurs. Cette mesure permet de déduire la vitesse des particules.

4) Les calorimètres déterminent l’énergie

des particules.

5) Le système à muons traque les muons, des

particules similaires aux électrons mais plus

massives et plus pénétrantes, présentes

dans la désintégration des quarks de beauté.

6) L’aimant courbe la trajectoire des

particules chargées. Il révèle ainsi celles qui sont chargées positivement ou

négativement, et permet de calculer leur impulsion.

Fugaces, les quarks de beauté ne subsistent qu’un millionième de millionième de seconde dans LHCb avant de se décomposer en particules plus légères. C’est cependant su� sant pour qu’ils soient a� ectés par de subtils e� ets quantiques, par exemple par les « boucles pingouin », dénommées ainsi car le diagramme décrivant ces interactions de particules ressemble à un pingouin.

Les « boucles pingouin » désignent un phénomène éphémère par lequel des particules virtuelles sont créées

pendant un in� me instant. Ces particules virtuelles, trop lourdes pour être produites directement, peuvent cependant in� uencer le comportement des quarks de beauté, signalant ainsi leur présence.

LHCb est également à l’a� ût d’indices de l’existence d’une nouvelle famille de particules qui pourrait former une partie de la matière sombre peuplant notre Univers. Cette matière inconnue se manifeste en faisant tourner les galaxies plus vite que prévu et en déviant la lumière des étoiles.

Physique et pingouins

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