New York accueillera un nouvel accélérateur de particules

Jeudi, le ministère de l’énergie des États-Unis a annoncé son intention de construire une installation de recherche de pointe en physique nucléaire appelée Electron-Ion Collider (EIC) au Brookhaven National Laboratory de New York.

« L’EIC promet de maintenir l’Amérique à l’avant-garde de la recherche en physique nucléaire et de la technologie des accélérateurs de particules, éléments essentiels du leadership global des États-Unis dans le domaine scientifique « , a déclaré le ministre américain de l’énergie, M. Dan Brouillette, dans un communiqué de presse.

 » Cette installation nous permettra d’approfondir notre compréhension de la nature « , a-t-il ajouté,  » et devrait être la source de connaissances qui mèneront en fin de compte à de nouvelles technologies et à des innovations « .

Les protons et les neutrons constituent le noyau atomique, de sorte que le genre de travail que ferait l’EIC relève de la physique nucléaire. Bien qu’ils soient plus communs que la poussière, les protons restent quelque peu mystérieux. Depuis le début des années 1970, les physiciens savent que chaque proton est constitué d’un trio de particules moins massives appelées quarks. Ceux-ci se lient les uns aux autres en échangeant d’autres particules quantiques appelées gluons.

Cependant, la structure détaillée du proton est beaucoup plus complexe. En raison des incertitudes inhérentes à la mécanique quantique, son intérieur est parsemé d’innombrables gluons et de couples quark-antiquark qui entrent et sortent trop rapidement de l’existence pour être observés directement. Et beaucoup de propriétés du proton – y compris sa masse et son spin – émergent de cette mer de particules  » virtuelles « . Pour déterminer comment cela se produit, l’EIC utilisera ses électrons pour sonder les protons, faisant entrer en collision les deux types de particules à des énergies sans précédent et en nombre inégalé.

Les chercheurs du laboratoire Jefferson effectuent déjà des travaux similaires en tirant leur faisceau d’électrons sur des cibles riches en protons et en neutrons. En 2017, les chercheurs ont terminé une mise à niveau de 338 millions de dollars pour doubler l’énergie du cheval de bataille du laboratoire, l’installation d’accélération continue du faisceau d’électrons. Avec cet accélérateur d’électrons en main, les chercheurs du laboratoire Jefferson avaient espéré construire l’EIC en y ajoutant un nouvel accélérateur de protons.

Projet plus important

On estime que la construction de l’accélérateur de particules coûtera de 1,6 à 2,6 milliards de dollars et qu’il ne sera probablement pas prêt à être utilisé avant 2030.

Toutefois, une fois qu’il sera en service, les chercheurs pourront utiliser le CIE pour transformer des faisceaux d’électrons à haute énergie en protons et en noyaux atomiques plus gros, ce qui pourrait permettre de percer de nouveaux secrets de notre monde physique.

 » L’accélérateur électron-ion ouvrira une nouvelle frontière en physique nucléaire « , a déclaré le directeur du Brookhaven National Laboratory, M. Doon Gibbs, dans un communiqué de presse, ajoutant que le dispositif  » élargira notre connaissance des constituants fondamentaux des atomes qui composent toute la matière visible dans l’univers aujourd’hui et de la force qui maintient le tout ensemble « .

Voir : Le Département de l’Energie choisit New York plutôt que la Virginie pour le site du nouvel accélérateur de particules [Science]

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