Sais-tu où les scientifiques découvrent les secrets de l’univers ? C’est au CERN, au sud de Genève, que tout se passe!
L’introduction
L’Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire, ou le CERN, est le plus grand laboratoire de physique des particules du monde. Il est situé à la frontière Franco-Suisse, près de Genève. Au CERN, les scientifiques font des recherches de collision des particules à des vitesses incroyables pour en savoir plus sur la matière, l’antimatière et d’autres phénomènes physiques. Cependant, les chercheurs ne font pas juste des études des phénomènes physiques, beaucoup de technologies ont été créées au CERN, comme le World Wide Web (l’internet).
Mais pour moi, le CERN n’est pas seulement un laboratoire où l’on fait de grandes découvertes scientifiques. Pendant un voyage scolaire en 9eme j’ai vu les bâtiments, les laboratoires et les scientifiques au CERN. J’ai été très impressionné et je trouve cela fascinant. Cette visite a changé ma vie, en fait. Avant, je pensais que je serais historien quand je serai grand, mais le CERN m’a donné envie de poursuivre les sciences. C’est pour cette raison que je veux partager avec vous ma joie liée au CERN.
L’histoire
Le CERN a été créé le 29 septembre 1954 par douze pays européens, juste après la Seconde Guerre mondiale, pour unir la recherche scientifique européenne sur la physique nucléaire. Le CERN a été placé en Suisse, à Genève, pour son emplacement central en Europe et pour la neutralité de la Suisse. Aujourd’hui, il est devenu un symbole de collaboration internationale de la science et de partage des recherches scientifiques.
Le CERN a créé plusieurs technologies très importantes qui ont changé le monde. La plus célèbre est Le World Wide Web. Il est inventé en 1989 par Tim Berners-Lee pour partager les informations de recherches entre les scientifiques, mais aujourd’hui, tout le monde l’utilise. Ce n’est pas la seule technologie qui a été inventée au CERN. Le CERN a aussi beaucoup travaillé sur des technologies pour la médecine, comme des scanners et des détecteurs pour mieux voir les tumeurs. Une autre innovation est celle des aimants supraconducteurs très puissants pour des accélérateurs et des IRM dans les hôpitaux. Grâce à ces inventions, le CERN a fait avancer la science fondamentale et a créé des inventions utiles dans notre vie.
Le Grand Collisionneur de Hadrons
La plus grande innovation de CERN est le Grand Collisionneur de Hadrons (LHC – Large Hadron Collider). Le LHC est un gigantesque anneau souterrain de 27 kilomètres situé à 100 mètres sous terre. Cet accélérateur fait circuler des protons à des vitesses proches de celle de la lumière. Les collisions de telles particules produisent des conditions similaires au ‘Big Bang’ et permettent aux scientifiques d’observer des éléments qui n’existent pas normalement dans la nature, comme l’antimatière.
L’histoire de LHC commence dans les années 1980, quand les scientifiques du CERN imaginent une machine hyper puissante pour des recherches en physique. Le projet a été officiellement accepté dans les années 1990 par la gouvernement suisse et la construction a pris plus de dix ans. C’est en 2008 que sa construction est finalement terminée. Depuis, il a permis aux recherches de faire des découvertes très importantes, comme le boson de Higgs en 2012.
Le boson de Higgs est l’une des plus importantes découvertes du CERN. C’est une petite particules qui aide les scientifiques à comprendre pourquoi certaines choses ont une masse. Sans cette particule, l’univers serait très très différent. Sa découverte en 2012 grâce au LHC était un moment historique pour la physique, et donc, en 2013 François Englert et Peter Higgs ont gagné le prix Nobel de physique pour la prédiction de cette particule.
Le “Future” du CERN
Le FCC (Future Circular Collider) est un projet futur du CERN. C’est un nouvel accélérateur de particules qui serait plus grand et plus puissant que le LHC. Le tunnel de FCC ferait environ 100 kilomètres (quatre fois plus que le LHC). Le FCC va aider les scientifiques à étudier des particules plus petites et à mieux comprendre l’univers. Ce projet n’est pas encore accepté mais il montre que le CERN continue d’être l’un des géants de la physique et de la recherche scientifique dans le monde.
Cependant, il ne faut pas oublier que de tels projets nécessitent des investissements et des efforts techniques considérables pour maintenir un accélérateur aussi puissant.
L’interview avec Professeur Senatore
Le professeur Carmine Senatore dirige le Groupe de Supraconductivité Appliquée à l’Université de Genève. Il est spécialiste des matériaux supraconducteurs pour de grandes machines comme les aimants d’IRM et les accélérateurs de particules, et participe à des projets au CERN. Il a eu la gentillesse d’accepter de répondre à une interview.
Voici ses réponses :
Avez-vous déjà visité ou collaboré avec le CERN?
Oui, j’ai une collaboration de longue date avec le CERN, dans le cadre des applications de la supraconductivité dans les aimants et les cavités radiofréquence. Les aimants supraconducteurs sont utilisés pour guider et focaliser les faisceaux de protons dans le LHC, en générant des champs magnétiques très intenses qu’il n’est pas possible de générer avec des conducteurs conventionnels. Les cavités radiofréquence, elles, permettent d’accélérer les particules en utilisant des champs électriques oscillants très puissants, synchronisés avec le passage des protons. Cette combinaison de technologies avancées est essentielle pour atteindre les énergies élevées nécessaires aux expériences de physique des particules.
Parlez-vous du CERN ou de la physique des particules dans vos cours?
Dans mon cours sur la supraconductivité et ses applications, destiné aux étudiants de troisième année du bachelor en physique et de première année du master, je parle des aimants pour les accélérateurs et j’en décris la fonction ainsi que les éléments de base de leur conception. Dans mon cours de physique générale pour les étudiants de première année en médecine, j’explique le fonctionnement du LHC lorsque j’introduis la force de Lorentz, exercée par un champ magnétique sur une particule chargée.
Qu’est-ce que vous trouvez le plus fascinant à propos du CERN?
Ce qui me fascine le plus, c’est que pour réaliser des projets de physique fondamentale, il est essentiel de rassembler des technologies très différentes et de les pousser vers de nouveaux développements, qui peuvent ensuite bénéficier à la société.
Y a-t-il une découverte ou une expérience du CERN que vous aimez particulièrement expliquer à vos étudiants ?
J’insiste toujours sur le fait que l’énergie de collision des particules est directement proportionnelle au champ généré par les dipôles supraconducteurs. Pour les futurs accélérateurs, afin d’explorer des énergies extrêmement élevées, il est indispensable de continuer à développer la technologie des supraconducteurs.
Selon vous, pourquoi le CERN est-il important pour la science aujourd’hui?
Le CERN est important parce que la science est un vecteur de paix et de collaboration entre les nations. Elle stimule le développement technologique et scientifique et a un impact sur la société à plusieurs niveaux, en inspirant de nouvelles générations et en générant des innovations qui dépassent le cadre strictement scientifique.
Conclusion
Le CERN montre que la science est internationale. Chaque jours des milliers de chercheurs venus de tous les pays travaillent ensemble pour étudier les phénomènes physiques et les mystères de l’univers. Ces collaborations internationales prouvent qu’on peut accomplir plus en science quand on partage des recherches et des technologies. La curiosité scientifique et la collaboration sont essentielles pour avancer en physique ou dans d’autres disciplines scientifiques. Si toi aussi tu veux travailler ensemble avec tes amis et camarades, vous pourriez peut-être aussi découvrir des mystères de l’univers!
Quiz
- Qu’est-ce que le boson de Higgs et pourquoi est-il important?
- Quelle est la différence entre le LHC et le FCC?
- Donne un exemple de technologie créé par le CERN qui est utilisée dans notre vie quotidienne
- Qu’est-ce que tu as trouvé intéressant au CERN?
Vocabulaire
Accélérateur de particules – C’est une machine très grande qui fait bouger des particules à des vitesses énormes, presque comme la vitesse de la lumière. On l’utilise pour étudier ce qu’il y a à l’intérieur de la matière.
Boson – C’est une particule élémentaire très spéciale en physique. Les bosons servent souvent à transporter des forces, comme par exemple la lumière qui est faite de photons, un type de boson.
Supraconducteur – C’est une substance qui peut laisser passer l’électricité sans aucune perte d’énergie. Cela veut dire que le courant peut circuler très longtemps sans s’arrêter.
Tunnel – Dans le LHC, c’est un long passage souterrain où les particules circulent. Les particules y voyagent très vite grâce à des aimants qui les guident.
Prix Nobel – C’est un prix très célèbre et très important qui récompense des personnes, souvent des scientifiques, pour leurs découvertes ou leurs travaux exceptionnels.
IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) – C’est une technique médicale qui utilise des aimants très puissants pour prendre des images de l’intérieur du corps, comme les organes ou les muscles.
FCC – C’est un futur accélérateur de particules prévu par le CERN. Il sera encore plus grand et plus puissant que le LHC, et permettra d’étudier la matière d’une façon plus précise.
LHC – C’est actuellement le plus grand accélérateur de particules au monde. Il se trouve au CERN et sert à faire entrer des particules en collision pour comprendre l’Univers.
CERN – C’est un grand laboratoire européen où les scientifiques étudient la physique des particules. On y construit de très grandes machines pour mieux comprendre la matière.
Antimatière – C’est un type de matière formée de particules qui sont opposées aux particules normales. Quand la matière et l’antimatière se rencontrent, elles se détruisent et libèrent beaucoup d’énergie.
References
CERN. Le CERN en bref. Le CERN, https://home.cern/fr/node/5011.
Guthleben, Denis. Le CERN, quelle histoire !. CNRS Le Journal, https://lejournal.cnrs.fr/articles/le-cern-quelle-histoire.
Jewell, Cathy. Le CERN et l’innovation – Au cœur de la matière. Magazine de l’OMPI, https://www.wipo.int/fr/web/wipo-magazine/articles/cern-and-innovation-the-heart-of-the-matter-36538.
CERN. Grand collisionneur de hadrons. Le CERN, https://home.cern/fr/science/accelerators/large-hadron-collider.
Larousserie, David. Ce que l’on sait du futur accélérateur de particules géant du CERN. Le Monde, 10 avril 2025, https://www.lemonde.fr/sciences/article/2025/04/10/ce-que-l-on-sait-du-futur-accelerateur-de-particules-geant-du-cern_6593785_1650684.html