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11.1 : Prélude à la physique des particules et à la cosmologie

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    Au tout début de ce texte, nous avons discuté de la vaste gamme d'échelles qu'englobe la physique, des plus petites particules à la plus grande échelle possible : l'univers lui-même. Dans ce dernier chapitre, nous examinons certaines des frontières de la recherche à ces échelles extrêmes. La physique des particules traite des éléments constitutifs les plus fondamentaux de la matière et des forces qui les unissent. La cosmologie est l'étude des étoiles, des galaxies et des structures galactiques qui peuplent notre univers, ainsi que de leur histoire passée et de leur évolution future.

    Photographie du détecteur ATLAS du Grand collisionneur de hadrons
    Figure\(\PageIndex{1}\) : Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) est situé à plus de 150 mètres (500 pieds) sous terre, à la frontière entre la Suisse et la France, près de Genève, en Suisse. Le LHC est la machine la plus puissante jamais développée pour tester notre compréhension des interactions entre les particules élémentaires. Le détecteur ATLAS, présenté ici, permet d'identifier les nouvelles particules formées lors de collisions. (crédit : modification de l'œuvre par Maximilien Brice, CERN)

    Ces deux domaines de la physique ne sont pas aussi déconnectés qu'on pourrait le croire. L'étude des particules élémentaires nécessite d'énormes énergies pour produire des particules isolées, impliquant certaines des plus grandes machines que l'homme ait jamais construites. Mais des énergies aussi élevées étaient présentes dès les premiers stades de l'univers et l'univers que nous voyons autour de nous aujourd'hui a été façonné en partie par la nature et les interactions des particules élémentaires créées alors. N'oubliez pas que la physique des particules et la cosmologie font actuellement l'objet de recherches intensives, qui font l'objet de nombreuses spéculations de la part des physiciens (ainsi que des auteurs de science-fiction). Dans ce chapitre, nous essayons de souligner ce que l'on sait sur la base de déductions à partir de preuves observationnelles et d'identifier des idées qui sont conjecturées mais qui ne sont toujours pas prouvées.