Billet sur la recherche fondamentale
Aujourd'hui, les collaborations qui exploitent les expériences Atlas et CMS au Large Hadron Collider (LHC) du Cern ont publié de nouveaux résultats sur le boson de Higgs, peu après que la Banque nationale suisse a mis en circulation la nouvelle note de 200 francs. Le professeur de l'ETH Günther Dissertori a largement collaboré à ces deux projets.
Le Cern vient de présenter de nouveaux résultats sur le boson de Higgs. Presque simultanément, la Banque nationale suisse (BNS) a mis en circulation la nouvelle note de 200 francs, à laquelle vous avez largement contribué. Qu'est-ce qui est le plus important pour vous ?
Günther Dissertori : Participer à la conception d'un billet de banque est certainement pour moi un projet très inhabituel et unique. C'est un grand honneur pour moi d'avoir pu collaborer avec la BNS. Et une excellente collaboration s'est instaurée avec l'équipe graphique, qui s'est beaucoup intéressée à la science représentée sur la note.
Comment vos collègues du Cern et de l'ETH ont-ils réagi à votre engagement ?
Très positif. Lorsque le billet a été présenté pour la première fois au Cern, de nombreux collègues ont été joyeusement surpris.
Comment avez-vous eu le privilège de participer à la conception de la note ?
La BNS a imposé les grands thèmes pour les nouvelles notes, notamment celui de la science. A un moment donné, la graphiste Manuela Pfrunder, responsable du projet, m'a contacté pour me proposer de représenter une collision de particules et l'histoire de l'univers sur le nouveau billet de 200 francs. Dès les premières ébauches, on pouvait voir la main avec les trois doigts tendus, qui représentaient le système de coordonnées. C'est la première chose que j'ai per?ue du billet.
Quelle est votre contribution ?
J'ai pu concrétiser les idées de l'équipe graphique ; par exemple, la meilleure fa?on de représenter une collision de particules ou un détecteur de particules. Pour représenter l'évolution de l'univers sur le recto de la note, j'ai participé à des discussions sur la manière de résumer les époques ou les moments les plus importants de l'histoire de l'univers. J'ai également proposé quelles époques et quels chiffres devraient figurer sur la bande de sécurité.
Combien de temps a duré votre engagement ?
Le projet a duré quelques années. C'était le projet le plus confidentiel auquel j'ai participé. Je n'ai même pas eu le droit d'en parler à mes collaborateurs les plus proches. Même lors d'une première rencontre avec la direction du Cern, des représentants de la BNS étaient présents pour s'assurer que rien ne filtrerait à l'extérieur.
Vous semblez très enthousiaste.
Ce fut vraiment l'un des projets les plus formidables de ma carrière, surtout dans le sens de l'outreach. Le fait que la recherche fondamentale soit représentée de manière aussi proéminente sur un billet de banque illustre l'importance de la recherche en sciences naturelles en Suisse. Nous pouvons en être heureux à l'ETH Zurich.
La note doit-elle maintenant être révisée en raison des nouveaux résultats sur la particule de Higgs ?
(Sourire) Non, il n'est pas nécessaire de remodeler la note en raison des nouveaux résultats. C'est en effet une pure co?ncidence que les résultats et le billet sortent en même temps.
Que signifient exactement les nouveaux résultats ?
Au début de l'été, nous avons pu publier un travail dans lequel nous décrivions un couplage direct des particules de Higgs avec le quark top. Le 28 ao?t, nous annon?ons que nous avons également observé un couplage direct avec le quark bottom. Ce sont des étapes importantes vers une caractérisation complète de la particule de Higgs. En effet, les mesures correspondent exactement aux prédictions théoriques du modèle standard de la physique des particules.
Quelle a été la contribution des chercheurs de l'ETH Zurich à ces résultats ?
L'ETH Zurich a été fortement impliquée dans les mesures effectuées sur le détecteur CMS, dans l'analyse des données ainsi que dans l'élaboration des résultats. Il s'agissait en premier lieu de post-doctorants et de doctorants des groupes de Rainer Wallny, Christoph Grab et moi-même. Ces trois groupes de l'ETH, ainsi que celui de la professeure assistante Lesya Shchutska, travaillent en étroite collaboration, comme une seule équipe. Un signe clair de la contribution de l'ETH est que le postdoc de l'ETH Luca Perrozzi peut présenter les résultats de la collaboration CMS lors du séminaire du CERN spécialement prévu à cet effet. Pour les analyses de données, nous entretenons une bonne collaboration avec nos collègues du PSI et de l'Université de Zurich.
Qu'est-ce qui a fait pencher la balance en faveur de ce résultat réjouissant ?
Ces deux dernières années en particulier, l'accélérateur de particules LHC a énormément progressé. L'année dernière, les taux de collisions ont dépassé les prévisions initiales. Cela a rapidement généré un grand nombre de données. Les détecteurs fonctionnent également très bien, bien qu'ils soient en service depuis de nombreuses années. Cela ne va pas de soi. Cela a également permis d'avancer rapidement dans les analyses. Les méthodes modernes d'analyse des données, comme l'apprentissage automatique ou les algorithmes d'apprentissage profond, ont été la clé du succès. Ces procédés ont permis d'obtenir, avec le même jeu de données, des résultats statistiquement plus significatifs qu'avec les méthodes précédentes. Une saine concurrence active entre les expériences Atlas et CMS a également aidé, sans oublier la bravoure des jeunes gens qui ont effectué les analyses complexes.
Quelle est la suite ?
Les expériences au LHC se poursuivront jusqu'à fin 2018, puis une pause de deux ans sera observée, au cours de laquelle d'importantes mises à jour et maintenances seront effectuées sur l'accélérateur et les détecteurs. Il devrait ensuite fonctionner à nouveau de 2021 à 2023, avant le prochain grand arrêt prévu de 2024 à 2026. Pendant ce temps, l'accélérateur et les expériences Atlas et CMS devraient être massivement développés afin que nous puissions travailler avec des intensités de faisceau beaucoup plus élevées.
Qu'attendez-vous de cette extension ?
L'accélérateur devrait fonctionner encore une dizaine d'années à des intensités beaucoup plus élevées. L'idée est d'augmenter la quantité de données d'un facteur dix. Cela nous permettra d'étudier d'autres aspects importants de la particule de Higgs qu'il n'est pas possible d'étudier avec les performances actuelles. Et nous allons chercher de nouveaux phénomènes. Nous sommes encore loin de la fin. Il est en outre important de noter que le LHC et ses expériences constituent une infrastructure aussi colossale et géniale, unique au monde. Nous sommes obligés d'exploiter cette infrastructure jusqu'au bout et, avec cet instrument, tout ce qui peut être mesuré le sera. Peut-être trouverons-nous aussi une nouvelle physique.
Qu'est-ce que la "nouvelle physique" ?
La nouvelle physique signifie par exemple de nouvelles particules élémentaires fondamentales que l'on n'a pas encore vues dans la nature, mais que l'on peut produire artificiellement. On trouvera peut-être de nouvelles particules qui pourraient avoir un rapport avec la matière noire dans l'univers. De plus, certaines théories prédisent qu'il pourrait y avoir des dimensions spatiales supplémentaires et que celles-ci pourraient produire des effets mesurables dans les collisions de particules. En fin de compte, il s'agit de savoir comment notre monde est construit dans les moindres détails. Si nous comprenons cela, nous comprendrons mieux à quoi ressemblait notre univers très peu de temps après le big bang ; et mieux on comprend cela, mieux on comprend pourquoi l'univers a évolué ainsi.
A propos de la personne
Günther Dissertori est professeur à l'Institut de physique des particules et d'astrophysique de l'ETH Zurich depuis 2001. Au cours des dernières années, son groupe de recherche s'est concentré sur la construction, la mise en service, l'exploitation et l'analyse des données du page externeCMS-Experiments au Cern. De 2016 à 2018, il a été porte-parole adjoint de l'expérience CMS.