Le Tevatron

L'accélérateur-collisionneur de particules du Fermilab (U.S.A. )

Prédécesseur et concurrent du Large Hadron Collider dans la course aux particules de haute énergie l'accélérateur américain a été l'outil de la découverte du quark top en 1995. La panne du LHC (2008-2009 ) lui laisse le champ libre pour des découvertes de dernière heure.



Le Tevatron est un accélérateur de particules américain  qui a bénéficié d'améliorations successives entre 1983 et 1999 et qui permet d'engendrer des collisions à haute énergie d'où son nom : Tevatron pour TeV ( tera electron volt). Son exploitation s'achèvera en 2010 lorsque le Large Hadron Collider du CERN pourra prendre le relais avec des énergies multipliées par un facteur 10. D'ici là le Tevatron pourrait nous réserver des surprises[1] .

Localisation

Construit prés de Chicago ( Illinois , U.S.A.) à Batavia, cet accélérateur de particules fait partie du complexe du Fermilab ( Fermi National Accelerator Laboratory  : FNAL ) [2].

Vue aérienne de l'accélérateur-collisionneur Tevatron  : anneau principal et anneau de l'injecteur principal.
Les bassins circulaires qui entourent les anneaux contribuent à dissiper la chaleur dégagée lors des expériences.


Chaine accélératrice



Lorsque le Tevatron fonctionne en collisionneur, des protons et des antiprotons sont projetés les uns cont les autres à une vitesse proche de la lumière. Leurs collisions entraînent la production de photons, qui se désintègrent en paires de quarks et d'antiquarks , qui se désintègrent à leur tour, pour former d'autres paires de particules .

Expériences et détecteurs


Les faisceaux de protons et d'antiprotons qui sont accélérés dans le tube à vide du Tevatron, sont mis en collision en deux points de sa circonférence, les points dits « d 'interaction », autour desquels ont été construits les détecteurs de deux expériences.  Les points d'interactions des collisions protons et anti-protons se nomment CDF et DZero .

Expérience CDF ( Collider Detector Facility )


  • Actualité au CDF 

Les paires de quarks et d'antiquarks engendrées par les collisions proton-antiprotons , se désintègrent à leur tour , pour former , notamment, d'autres paires de particules appelées muons. L'actualité de fin 2008 est l'observation d'une «anormalie » au CDF , jusque là interprétée comme une incertitude statistique : il y a un excès de muons qui pourrait être la traduction de la désintégration d'une nouvelle particule d'une énergie de 1 GeV et de durée de vie très fugace ( 2. 10-12 s. ). Le détecteur DZero va être paramètré pour confirmer ou non l'hypothèse d'une particule non prévue par le Modèle Standard [3] [4].

Dans le bulletin du 9 mars 2009 les observateurs du CDF et du DZero rapportent l'observation de Quark top isolés , en rapport avec la force nucléaire faible ( et non produits par paires comme c'est l'usage  depuis 1995 )[5]

Expérience DZero ( D0)

  • Page officielle ( en anglais )

Actualités au Tévatron



Sur la piste du boson de Higgs


Le Modèle Standard et l'hypothétique boson de Higgs

L'intervalle énergétique dans lequel le boson de Higgs pourrait être découvert continue à diminuer. Les dernières analyses de données expérimentales au CDF et DZero prédisaient une masse du boson de Higgs entre 114 et 185 GeV/c2. Le 13 mars 2009 un communiqué de presse précise que le CDF et DZEro excluent la fourchette située entre 160 et 170 GeV/c[6][7].

Références

  1. Le Fermilab découvrira t'-il le boson de Higgs avant le LHC ?
    Le Fermilab découvrira t'-il le boson de Higgs en 2010?
  2. Fermilab National Accelerator Laboratory
    Fermilab
  3. Mathieu Grousson , A-t-on démasqué une nouvelle particule ? , Science et vie n°1096 , janvier 2009 , pp 110-113
    Données récentes du CDF
  4. Philippe Pajot , La particule qui bouscule le Modèle Standard ? , La Recherche n°426 , janvier 2009 , p 12
  5. Observation de Quarks Top isolés
    Single Top Quark
  6. Les contraintes de la masse du boson de Higgs
    Les contraintes de masse du Boson de Higgs ( Fermilab )
  7. Communiqué de presse en français
    Les expériences CDF et DZero excluent une fraction importante du domaine de masse possible du boson de Higgs

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Lyonel Baum
Lyonel Baum
Médecin praticien , Physician GP
France
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