Accélérateurs à particules

[invite2aa40209]

Salut!!

J'aimerais discuter un peu des grands accélérateurs à particule. Celui du CERN de Genêve, le Tevatron américain etc...

Que recherche-t-on dans ces accélérateurs, à quoi servent-ils?

J'ai cru entendre dire que l'on y fabriquait des micro trous noirs à durée de vie ultra-breves, comment font les chercheurs pour les fabriquer? Est-ce dangereux?

Sol-0 Peace

[Seirios]

Dans les accélérateurs à particule, des particules sont accélérées et jeté les unes contre les autres et ensuite on observe les morceaux. Cette technique peut être utilisée pour découvrir les nouveaux constituants de la matière de plus en plus petit.

[invite2aa40209]

D'accord, mais et cette histoire de micros trous noirs? info ou intox?

Est-ce que le fait d'accélérer des atomes ou des particules plus simples peut avoir un effet sur l'environnement (modification de gravité, electromagnétisme effets radioactifs etc... ou chépakoi)?

Et puis qu'avons nous découverts d'interressant avec de tels appareils?

[Seirios]

Est-ce que le fait d'accélérer des atomes ou des particules plus simples peut avoir un effet sur l'environnement (modification de gravité, electromagnétisme effets radioactifs etc... ou chépakoi)?

Ca augmente l'énergie cinétique des particules, mais je ne crois pas que ça augmente autre chose.

Et puis qu'avons nous découverts d'interressant avec de tels appareils?

Les scientifiques ont principalement découvert de nouveaux constitués de la matière chaque fois plus petit, comme les quarks, les muons, bref toutes les particules dites "élémentaires".

D'accord, mais et cette histoire de micros trous noirs? info ou intox?

Info, j'en ai aussi vaguement entendu parlé, mais je vais chercher où est-ce que je l'ai vu.

Alors à bientôt
Phys2

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8c514936]

Cette histoire de mini-trous noirs peut être résumée ainsi. Quand on concentre une trop grande quantité d'énergie dans un petit volume, il peut se former un trou noir. A priori, cet effet est complètement négligeable, même avec les énergies atteintes dans les accélérateurs actuels où à venir dans les 1000 ans à venir (j'extrapole... ), si on calcule ça en considérant les modèles "normaux" de physique des particules et de gravitation.

Or, il a été proposé que notre Univers contiendrait des dimensions supplémentaires, et que nos 4 dimensions familières ne seraient pas les seules. ça parait farfelu, mais en fait ça pourrait résoudre plusieurs problèmes théoriques d'un coup, et l'hypothèse est envisagée très sérieusement.

Une conséquence de ça, ce serait que la gravité pourrait être différente de ce qu'on pense, et en particulier des trous noirs pourraient se former à des énergies beaucoup plus faibles que ce qu'on pensait, en particulier au LHC.

Si c'était le cas, ce ne serait pas spécialement dangereux : ces trous noirs s'évaporeraient aussi vite qu'ils se forment. Par contre, leur formation pourrait d'une part empêcher de profiter pleinement de l'accélérateur (après tout on ne veut pas former des trous noirs mais faires des réactions entre les particules !), et d'autre part permettre la formation de particules qu'on pensait inaccessibles. En effet, certaines réactions sont si rares que certaines particules ne sont jamais créées ou presque. Par contre, elles pourraient l'être par l'évaporation du trou noir, pour laquelle les règles de formation des produits sont totalement différentes de celles des réactions entre particules.

[Seirios]

Cette histoire de mini-trous noirs peut être résumée ainsi. Quand on concentre une trop grande quantité d'énergie dans un petit volume, il peut se former un trou noir. A priori, cet effet est complètement négligeable, même avec les énergies atteintes dans les accélérateurs actuels où à venir dans les 1000 ans à venir (j'extrapole... ), si on calcule ça en considérant les modèles "normaux" de physique des particules et de gravitation.

Or, il a été proposé que notre Univers contiendrait des dimensions supplémentaires, et que nos 4 dimensions familières ne seraient pas les seules. ça parait farfelu, mais en fait ça pourrait résoudre plusieurs problèmes théoriques d'un coup, et l'hypothèse est envisagée très sérieusement.

Une conséquence de ça, ce serait que la gravité pourrait être différente de ce qu'on pense, et en particulier des trous noirs pourraient se former à des énergies beaucoup plus faibles que ce qu'on pensait, en particulier au LHC.

Si c'était le cas, ce ne serait pas spécialement dangereux : ces trous noirs s'évaporeraient aussi vite qu'ils se forment. Par contre, leur formation pourrait d'une part empêcher de profiter pleinement de l'accélérateur (après tout on ne veut pas former des trous noirs mais faires des réactions entre les particules !), et d'autre part permettre la formation de particules qu'on pensait inaccessibles. En effet, certaines réactions sont si rares que certaines particules ne sont jamais créées ou presque. Par contre, elles pourraient l'être par l'évaporation du trou noir, pour laquelle les règles de formation des produits sont totalement différentes de celles des réactions entre particules.

Une petite chose à ajouter (c'est un extrait d'article que j'ai trouvé, sur une hypothétique expérience de création des mini-trous noirs) :

Une équipe du collisionneur d’ions lourds (Rhic), situé au Brookhaven National Laboratory (Etat de New York), pense avoir produit un trou noir microscopique dans l’anneau où s’entrechoquaient deux faisceaux de noyaux de l’atome d’or. Un événement totalement inoffensif, dont l’existence théorique a été prédite par le physicien Stephen Hawking. A ces échelles, ce minuscule trou noir s’évapore avant même que sa gravité commence à attirer d’autre masse.

[invite8c514936]

C'est du flan. Ou plutôt, c'est une possibilité peu probable parmi plein d'autres, mais il ne serait pas honnête de dire qu'on "pense avoir produit un mini-trou noir".

[invite2aa40209]

Salut à tous!!

Déjà, merci pour vos réponses! Mais une question en amenant une autre... ou plutôt plein d'autres, alors....

Citation:
Une équipe du collisionneur d’ions lourds (Rhic), situé au Brookhaven National Laboratory (Etat de New York), pense avoir produit un trou noir microscopique dans l’anneau où s’entrechoquaient deux faisceaux de noyaux de l’atome d’or.

Cette histoire de mini-trous noirs peut être résumée ainsi. Quand on concentre une trop grande quantité d'énergie dans un petit volume, il peut se former un trou noir.

Comment se forme ce trou noir?
D'après ce que je sais, tout corps ayant une masse aussi faible soit elle courbe l'espace temps dans les mêmes proportions.
Je sais aussi que l'énergie peut être assimilée à la masse, et que l'énergie aussi courbe l'espace temps (si je ne me trompe pas, je ne suis pas sûr). Peut-être que le fait de donner une énergie cinétique à des atomes ou à des particules ayant une masse donnée, augmente l'énergie globale dans l'accélérateur, donc courbe l'espace-temps au point de former un trou noir. Attention ce n'est que mon résonnement logique, sans calculs mathématique, juste une pré-visualisation de la chose. Qu'en pensez vous?

...ces trous noirs s'évaporeraient aussi vite qu'ils se forment.

Pourquoi ce trou noir a-t'il une durée de vie si brève?
Quel est la position de ce trou noir? Se trouve-t'il au centre de l'accélérateur? Comment fait-on pour le détecter?

J'ai encore 3 tonnes d'autres questions à poser sur les "trous noirs en boîte"!!

[Gilgamesh]

Comment se forme ce trou noir?
D'après ce que je sais, tout corps ayant une masse aussi faible soit elle courbe l'espace temps dans les mêmes proportions.
Je sais aussi que l'énergie peut être assimilée à la masse, et que l'énergie aussi courbe l'espace temps (si je ne me trompe pas, je ne suis pas sûr). Peut-être que le fait de donner une énergie cinétique à des atomes ou à des particules ayant une masse donnée, augmente l'énergie globale dans l'accélérateur, donc courbe l'espace-temps au point de former un trou noir. Attention ce n'est que mon résonnement logique, sans calculs mathématique, juste une pré-visualisation de la chose. Qu'en pensez vous?

C'est ça. Quand la longueur d'onde de la particule (dépendant de sa masse et de son impulsion) tombe en dessous de son rayon de Schwarzschild, crac, en boîte.

Pourquoi ce trou noir a-t'il une durée de vie si brève?
Quel est la position de ce trou noir? Se trouve-t'il au centre de l'accélérateur? Comment fait-on pour le détecter?

Un TN possède une température donc rayonne en raison inverse de sa masse. On peut voir ça comme une "réaction" du vide au gradient du champs de gravité (d'autant plus élevé que l'on passe rapidement d'une gravité faible à une gravité "infinie"). Un micro TN (par exemple de la masse d'une montagne) sera donc très chaud et rayonner à plusieurs milliers de degré, tandis qu'un TN de masse solaire aura une température de surface d'un dix-millionième de K.

Du fait qu'ils rayonnent, les micro TN épuisent leur masse (il faut bien aller chercher l'énergie qq part...) ce qui les fait briller encore plus fort, à plus haute température jusqu'à atteindre une masse limite (qq milligramme) où tout disparait dans un flash. Ceux des accélérateurs seront bien moins massif que des grains de sable évidemment, leur durée de vie serait vraiment très faible, même a l'échelle de la physique des particule, de l'ordre de 1e-27s pour un TN de 1 TeV.

Ils n'ont donc aucune chance de traverser le moindre détecteur (ils n'ont le temps de parcourir que le dix-millième du diamètre d'un proton) et on les detecte par le flash de particules-filles (et petites-filles)

Le collision se font dans les zones de croisement des faisceaux au seins des détecteurs.

schéma pas très clair ici m'enfin tu imagine 2 paquets circulant en sens inverse dans un tube, guidé par un champs magnétique et crac, tu les fait se croiser en un point, d'où les collisions.
http://lastethese.free.fr/node25.html

a+

[invite2aa40209]

Salut, merci de m'avoir répondu Gilgamesh!

C'est ça. Quand la longueur d'onde de la particule (dépendant de sa masse et de son impulsion) tombe en dessous de son rayon de Schwarzschild, crac, en boîte.

Ca veut dire qu'une(?) particule, suivant sa masse et son impulsion, atteindra une vitesse donnée, où sa longueur d'onde atteindra l'horizon de Schwarzschild (le fameux horizon des évênements), et donc créera un micro trou noir?
Donc on peut considérer que lorsqu'une ou plusieurs particules atteignent une vitesse donnée, on verra la formation d'un trou noir?

Mais quand même je ne comprends pas le concept de la longueur d'onde qui tombe en dessous de son rayon de Schwarzschild.

Je n'ai pas tout compris.

Du fait qu'ils rayonnent, les micro TN épuisent leur masse (il faut bien aller chercher l'énergie qq part...) ce qui les fait briller encore plus fort, à plus haute température jusqu'à atteindre une masse limite (qq milligramme) où tout disparait dans un flash.

Je ne comprends pas, ce sont les particules qui rayonnent, ou le trou? Si c'est le trou qu'est-ce qui le fait rayonner? C'est son énergie qui rayonne? ou bien sa masse? Du fait qu'il rayonne, il épuise son énergie, donc sa masse (fameux rapport e=mc2)? Il rayonne des rayons gamma?

Ceux des accélérateurs seront bien moins massif que des grains de sable évidemment, leur durée de vie serait vraiment très faible, même a l'échelle de la physique des particule, de l'ordre de 1e-27s pour un TN de 1 TeV.

Mais il y a alors quelquechose qui m'échappe!

Si on fait fonctionner un accélérateur à particules pendant un certain temps: mettons une heure. Durant un temps très court, un trou noir aura le temps de se former puis de disparaître. Mais si l'accélérateur fonctionne toujours, un autre trou noir se formera et disparaîtra, et ainsi de suite.
Donc pendant une heure, on aura une série de trous noirs, peut-être formés à des périodes très régulières suivant les caractéristiques de l'accélérateur (température, propriétés magnétiques, ou chépakoi). ce qui implique qu'on aura une fréquence de formation et de disparition de trous noirs, non?
Si oui, on peut jouer sur cette fréquence pour influer sur la gravité!!!!

[invite2aa40209]

Mais au fait!! Un trou noir rayonne???!!
Il rayonne où??!
N'est-il pas censé absorber toutes sortes de rayons même les rayons gamma?

[mtheory]

C'est ça. Quand la longueur d'onde de la particule (dépendant de sa masse et de son impulsion) tombe en dessous de son rayon de Schwarzschild, crac, en boîte.

En fait non sans quoi on aurait des problèmes avec la relativité et il suffirait d'accélérer un observateur pour qu'il se transforme en trou noir .
Mais l'idée est liée ,il s'agit de faire se collisionner des particules de manière à ce que l'énergie associé à la collision se retrouve dans un volume inférieur à celui délimité par la surface de Shwarzschild calculée à partir de cette énergie au repos dans le référentiel de l'accélérateur.
Sans cette collision pas de trou noir qui se forme

[mtheory]

Une petite chose à ajouter (c'est un extrait d'article que j'ai trouvé, sur une hypothétique expérience de création des mini-trous noirs) :

Malheureusement l'auteur de l'article n'a rien compris.
On a déjà discuté de ça sur le fil suivant:
http://forums.futura-sciences.com/th...0-nastase.html

Les résultats de RHIC ,sérieux , ont été interprétés par Nastase comme ANALOGUE mais pas identique à un mini trou noir s'évaporant et en relation avec la conjecture de Maldacena .
Beaucoup de journaliste ont cru qu'il s'agissait de l'annonce d'un signature éventuelle de formation/évaporation de mini trou noir par collision d'ions lourds ,ce qui n'a JAMAIS ETE DIS pour RHIC.

[moijdikssékool]

l'énergie associé à la collision se retrouve dans un volume inférieur à celui délimité par la surface de Shwarzschild

il suffirait alors d'imprimer aux particules une vitesse 2 fois plus grande afin d'avoir la même densité d'énergie que lors du choc...

Sans cette collision pas de trou noir qui se forme

on pourrait aussi dire que, puisque la masse augmente avec la vitesse, on peut arriver à la formation d'un trou noir à partir d'une certaine vitesse, mais seulement par rapport à un repère fixe comme l'accélérateur

[mtheory]

on pourrait aussi dire que, puisque la masse augmente avec la vitesse, on peut arriver à la formation d'un trou noir à partir d'une certaine vitesse, mais seulement par rapport à un repère fixe comme l'accélérateur

non ,une particule ne devient pas un trou noir à cause de l'augmentation de sa masse relativiste.

[invite2aa40209]

Allô!!

Qui peut répondre à mes questions svp??! (voire réponses no11 et 13 de ce fil).

[moijdikssékool]

non ,une particule ne devient pas un trou noir à cause de l'augmentation de sa masse relativiste

pourtant, s'il existe une limite en deça de laquelle la lumière ne peut s'échapper, cela ne signifitie-t-il pas qu'un trou noir se forme à partir d'une certaine densité massique?
ou alors l'augmentation de masse dûe à la vitesse n'est que virtuelle et n'est interprétée que via le coefficient sqrt(1-v²/c²) (ou un truc du genre)

[invite03f54461]

Et puis qu'avons nous découverts d'interressant avec de tels appareils?

En plus des découvertes, il y a des applications pratiques : http://www.doctissimo.fr/html/sante/...aphie_cere.htm