Could we create dark matter? - Rolf Landua

Peut-on créer de la matière noire ? - Rolf Landua

Traducteur: Yasmina Hablani Relecteur: eric vautier

85% of the matter in our universe is a mystery.

85% de la matière dans l'univers est un mystère.

We don't know what it's made of, which is why we call it dark matter.

Nous ne savons pas ce qui la compose, c'est pourquoi on l'appelle matière noire.

But we know it's out there because we can observe its gravitational attraction

Mais nous savons qu'elle existe car nous observons sa force gravitationnelle

on galaxies and other celestial objects.

sur les galaxies et sur les autres objets célestes.

We've yet to directly observe dark matter,

Il nous reste à observer directement la matière noire,

but scientists theorize that we may actually be able to create it

mais les scientifiques soutiennent que nous serons capables de la créer

in the most powerful particle collider in the world.

dans l'accélérateur de particules le plus puissant du monde.

That's the 27 kilometer-long Large Hadron Collider, or LHC,

Il s'agit du Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) de 27 km de long,

in Geneva, Switzerland.

à Genève, en Suisse.

So how would that work?

Comment cela fonctionnerait ?

In the LHC, two proton beams move in opposite directions

Dans le LHC, deux faisceaux de protons se déplacent dans des directions opposées

and are accelerated to near the speed of light.

et sont accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière.

At four collision points, the beams cross and protons smash into each other.

Les faisceaux se croisent en 4 points et les protons entrent en collision.

Protons are made of much smaller components called quarks and gluons

Les protons sont composés d'éléments plus petits appelés quarks et gluons.

In most ordinary collisions, the two protons pass through each other

Dans les collisions classiques, les deux protons se traversent

without any significant outcome.

sans conséquence particulière.

However, in about one in a million collisions,

Toutefois, dans une collision sur un million,

two components hit each other so violently,

deux composants se percutent si violemment,

that most of the collision energy is set free

qu'une grande partie de l'énergie de cette collision est libérée,

producing thousands of new particles.

ce qui produit des milliers de nouvelles particules.

It's only in these collisions that very massive particles,

C'est seulement dans ces collisions que des particules massives

like the theorized dark matter, can be produced.

comme la matière noire, peuvent être produites.

The collision points are surrounded by detectors

Les points de collision sont entourés de détecteurs

containing about 100 million sensors.

qui contiennent environ 100 millions de capteurs.

Like huge three-dimensional cameras,

Comme d'énormes caméras à trois dimensions,

they gather information on those new particles,

elles collectent des données sur ces particules,

including their trajectory,

y compris leur trajectoire,

electrical charge,

leur charge électrique

and energy.

et leur énergie.

Once processed, the computers can depict a collision as an image.

Après analyse, les ordinateurs peuvent créer une image de la collision.

Each line is the path of a different particle,

Chaque ligne montre le chemin pris par les différentes particules,

and different types of particles are color-coded.

qui sont codifiées par une couleur.

Data from the detectors allows scientists to determine

Les données des détecteurs permettent aux scientifiques

what each of these particles is,

d'identifier chacune de ces particules,

things like photons and electrons.

comme les photons et les électrons.

Now, the detectors take snapshots of about a billion of these collisions per second

Les détecteurs photographient d'un milliard de collisions par seconde

to find signs of extremely rare massive particles.

pour trouver des signes de ces particules massives extrêmement rares.

To add to the difficulty,

Pour compliquer les choses,

the particles we're looking for may be unstable

les particules que nous recherchons peuvent être instables

and decay into more familiar particles before reaching the sensors.

et se dégrader en particules plus connues avant d'atteindre les capteurs.

Take, for example, the Higgs boson,

Prenez par exemple le boson de Higgs,

a long-theorized particle that wasn't observed until 2012.

une particule longtemps théorisée et qui n'a été observée qu'en 2012.

The odds of a given collision producing a Higgs boson are about one in 10 billion,

Il y a 1 chance sur 10 milliards de créer un boson de Higgs lors d'une collision,

and it only lasts for a tiny fraction of a second

et il existe pendant seulement une petite fraction de seconde

before decaying.

avant de se dégrader.

But scientists developed theoretical models to tell them what to look for.

Les scientifiques ont élaboré des modèles théoriques pour savoir où chercher.

For the Higgs, they thought it would sometimes decay into two photons.

Pour Higgs, ils pensaient qu'il pouvait parfois se dégrader en deux photons.

So they first examined only the high-energy events

Ils n'ont donc d'abord étudié que les activités à forte énergie

that included two photons.

qui impliquaient deux photons.

But there's a problem here.

Mais il y avait un problème.

There are innumerable particle interactions

Il y a un nombre incalculable d'interactions

that can produce two random photons.

qui peuvent produire deux photons.

So how do you separate out the Higgs from everything else?

Comment séparer le boson de Higgs du reste?

The answer is mass.

La réponse est la masse.

The information gathered by the detectors allows the scientists to go a step back

Les informations collectées permettent aux scientifiques de faire marche arrière

and determine the mass of whatever it was that produced two photons.

et de déterminer la masse de tout ce qui peut produire deux photons.

They put that mass value into a graph

Ils mettent ces valeurs dans un graphique

and then repeat the process for all events with two photons.

et ils répètent la démarche pour toutes les activités avec deux photons.

The vast majority of these events are just random photon observations,

La grande majorité de ces activités sont des observations de photons aléatoires

what scientists call background events.

que les scientifiques appellent bruit de fond.

But when a Higgs boson is produced and decays into two photons,

Mais quand un boson de Higgs est produit et se dégrade en deux photons,

the mass always comes out to be the same.

la masse est toujours la même.

Therefore, the tell-tale sign of the Higgs boson

Donc l'indice révélateur d'un boson de Higgs

would be a little bump sitting on top of the background.

serait un pic qui se distinguerait du bruit de fond.

It takes billions of observations before a bump like this can appear,

Il faut des milliards d'observations avant qu'un tel pic n'apparaisse,

and it's only considered a meaningful result

et ce n'est considéré comme étant significatif

if that bump becomes significantly higher than the background.

si ce pic devient significativement plus important que le bruit de fond.

In the case of the Higgs boson,

Dans le cas du boson de Higgs,

the scientists at the LHC announced their groundbreaking result

les scientifiques du LHC ont annoncé leurs résultats révolutionnaires

when there was only a one in 3 million chance

alors qu'il n'y avait qu'une chance sur 3 millions

this bump could have appeared by a statistical fluke.

que ce pic n'apparaisse.

So back to the dark matter.

Revenons à la matière noire.

If the LHC's proton beams have enough energy to produce it,

Si les faisceaux de protons du LHC ont assez d'énergie pour la produire,

that's probably an even rarer occurrence than the Higgs boson.

c'est une probabilité encore plus faible que le boson de Higgs.

So it takes quadrillions of collisions combined with theoretical models

Il faut un quadrillion de collisions combinées aux modèles théoriques

to even start to look.

pour commencer à chercher.

That's what the LHC is currently doing.

C'est ce que fait actuellement le LHC.

By generating a mountain of data,

En générant une montagne de données,

we're hoping to find more tiny bumps in graphs

nous espérons trouver plus de petits pics dans les graphiques

that will provide evidence for yet unknown particles, like dark matter.

pour prouver l'existence de particules encore inconnues, comme la matière noire.

Or maybe what we'll find won't be dark matter,

Peut-être que nous ne trouverons pas de matière noire

but something else

mais autre chose

that would reshape our understanding of how the universe works entirely.

qui remodèlera notre compréhension du fonctionnement de l'univers.

That's part of the fun at this point.

En réalité, cela fait partie du jeu

We have no idea what we're going to find.

Nous ne savons pas ce que nous allons trouver.