Lorsque les protons entrent en collision
Le puissant accélérateur qu'est le LHC accélère et fait entrer en collision deux faisceaux formés chacun de milliards de protons. dans le but de répondre aux questions fondamentales sur la structure de la matière et de mieux comprendre la nature. Mais que se passe-t-il réellement lorsque deux protons se percutent?
Les protons sont constitués de quarks et de gluons qui lient ces quarks et les confinent dans le proton. Dans une collision frontale entre deux protons aux énergies du LHC, ce sont leurs constituant élémentaires, quarks et gluons, qui interagissent.
Le schema ci dessous montre deux protons sur le point d'entrer en collision. A l'intérieur de chaque proton on peut y observer une "mer" de quarks et de gluons. Pourquoi y en a-t-il autant? Ne vous a-t-on pas appris qu'il n'y avait que 3 quarks à l'intérieur d'un proton? Eh bien, disons que si les protons sont en effet constitués chacun de 3 quarks appelés "quarks de valence", il est nécessaire, afin de les décrire correctement, d'y adjoindre une “mer” de paires quarks-antiquarks “virtuelles” qui se matérialisent en permanence de manière éphémère à parti des interactions de gluons.
Quel est le résultat d'une telle collision?
Vous venez d’apprendre que lorsque des protons entrent en collision avec des énergies aussi importantes que celle du LHC l’événement résultant produit une multitude de particules de tous types, des composants de la matière ordinaire comme des objets qui n’ont existé que peu de temps après le Big-bang.
Ces nouvelles particules sont d’ordinaire bien plus massives que les protons qui sont entrés en collision grâce à la relation E=mc2. Plus simplement : toute l’énergie injectée dans la collision peut réapparaître sous forme de masse ! Dans une collision proton-proton, « tout » peut se passer, pourvu que des principes importants soient respectés, par exemple la conservation de l’énergie.