Accélérateurs de particules et matière étrange

[slater74]

Bonjour d'un petit nouveau sur ce forum!
J'aimerais avoir des précisions sur ce qu'on appelle "la matière étrange" et sur la possibilité d'en "fabriquer" à l'intérieur d'un accélérateur de particules.
Les scientifiques estiment que dans certaines conditions - qui ont peu de chances de se réaliser, précisent-ils - cette matière étrange pourrait former un étrangelet qui "contaminerait" la matière environnante et absorberait notre planète à la manière d'un trou noir. Quelqu'un pourrait-ils me donner plus de précisions sur comment un tel phénomène pourrait se produire et quels sont les risques réels?

[Skippy le Grand Gourou]

Je ne suis pas sûr de ce que tu entends par "matière étrange" : pour moi, ça désigne les particules qui contienne des quarks étranges, c'est bien ce que tu veux dire ? Parce que dans ce cas, il est effectivement possible d'en observer dans des accélérateurs de particules, mais ton histoire d'"étrangelet", là, ça me semble comme qui dirait étrange...

EDIT : Au fait, bienvenue...

[Latouffe]

Ouh la du calme pas de paranoia s'il vous plaît, ne t'inquiète pas on a déjà l'arme nucléaire, pas besoin de s'inventer des histoires de trou noir pour se faire peur
Bonne nuit

[slater74]

Voici les articles en question. Ils datent d'avant la mise en service du RHIC de Brookhaven:

La physique des particules et le principe de précaution
Dans le futur accélérateur de particules américain de Brookhaven (le RHIC) des noyaux de plomb et d'or vont être projetés les uns contre les autres à des vitesses très relativistes (95,5 % de la vitesse de la lumière). Les réactions oui vont s'ensuivre sont-elles susceptibles de détruire la planète ? Cette question a été posée par le théoricien F. Wilczek et les journaux américains en ont fait de gros titres. Une commission d'experts mondiaux présidée par W. Buzna a envisagé trois scénarios possibles. La création d'un " trou noir " qui engloutirait la planète : sa taille serait si infime qu'il s'évaporerait instantanément. L'" instabilité du vide " : des collisions en quantité infiniment plus grandes d'ions lourds relativistes se produisent dans la nature et aucune propagation d'une instabilité à la vitesse de la lumière dans toutes les directions n'a été constatée puisque la Terre tourne toujours. Le troisième scénario c'est la spéculation sur la stabilité de matière " étrange " ou " strangelets " à base de quarks étranges beaucoup plus lourds que les quarks des protons et neutrons. Un strangelet nouveau-né avalerait des noyaux atomiques, grossirait et son appétit augmentant ce serait la Terre qui lui servirait de pâture. Mais les collisions dans le RHIC sont semblables à celles produites sur la lune par les rayons cosmiques. Et comme la lune existe toujours depuis quelques milliards d'années ... Pour Michel Spiro, physicien du CEA, (voir la Recherche n' 329), la nouveauté est que la demande sur les conséquences des expérimentations du RHIC émane indirectement de la société et non d'une discussion entre scientifiques. Ceux-ci n'auraient jamais fait ces investigations, si la question n'était pas venue de l'extérieur. Pour les trois phénomènes envisagés, le dernier s'est révélé le plus difficile à écarter

Magazine Quebec Sciences
L'accélérateur de particules de Brookhaven va-t-il créer un trou noir qui engloutira la planète ? Verra-t-on apparaître un « étrangelet » susceptible de transformer notre bonne vieille Terre, et ses habitants, en une grosse boule de matière étrange ? Fera-t-il « flipper » l'Univers en amorçant une dégringolade du vide qui, se propageant à la vitesse de la lumière, parviendrait à Montréal quelques millièmes de secondes plus tard avant de poursuivre jusqu'aux confins de l'Univers ?

« Tout a commencé avec Frank Wilczek et ses commentaires dans le numéro de juillet dernier de la revue Scientific American », déplorait, dans la livraison de septembre de Pour la science, Alvaro De Rujula, directeur de la division théorique de l'Organisation européenne de physique des particules à Genève. Le physicien du CERN, la Mecque de la physique des particules, n'apprécie pas qu'on accole l'image du savant fou à cette discipline.

En réponse à un lecteur inquiet, Wilczek, physicien au prestigieux Institut des études avancées de Princeton, au New Jersey, écartait le risque du trou noir, mais ajoutait qu'il y avait « un risque spéculatif mais respectable que des morceaux subatomiques d'une nouvelle forme de matière appelée ³étrangelets² soient produits ». On aurait alors raison de s'inquiéter, disait-il, qu'un étrangelet grossisse en incorporant et transformant la matière ordinaire environnante.

Les médias et Internet reprenant et amplifiant les spéculations de Wilczek, John Marburger, directeur de Brookhaven, doit mettre sur pied un comité chargé d'étudier les possibilités que la plus puissante machine à briser les atomes anéantisse le monde. Ce qui contribue de nouveau à stimuler l'intérêt médiatique. « Les physiciens ont beaucoup à apprendre dans la façon de communiquer avec le public », commente Charles Gale, de l'Université McGill, un physicien théoricien spécialiste de l'étude des collisions nucléaires comme celles qui auront lieu à l'accélérateur de Brookhaven.

Le comité a remis son rapport en octobre dernier. Il incluait Wilczek et était présidé par le professeur Robert Jaffe, de l'Institut de technologie du Massachusetts. En 1984, Jaffe avait été le premier à évoquer le risque de l'étrangelet.

Les experts concluent : « Données expérimentales et calculs théoriques excluent la possibilité que se réalisent les scénarios catastrophiques envisagés. » Ils ne voient aucune raison de retarder la montée en puissance du collisionneur d'ions lourds relativistes, le nom officiel de l'accélérateur de Brookhaven, dont les premières expériences devaient avoir lieu au début de l'an 2000.

Mais comment les physiciens en sont-ils venus à s'interroger sur la possibilité qu'une de leurs expériences détruise la Terre ou l'Univers ? En fait, ils se posent la question de temps en temps. La première fois, c'était avant l'explosion de la première bombe nucléaire, aux États-Unis, en juillet 1945. Trois ans plus tôt, Edward Teller, le père de la bombe H, avait sidéré ses collègues en suggérant que les températures colossales de l'explosion risquaient d'amorcer une combustion de l'air qui ferait flamber l'atmosphère terrestre. Depuis, il y a eu d'autres fausses alertes dont celle de l'eau polymérisée. Envisagée par un chimiste soviétique au début des années 60, l'eau polymérisée aurait transformé toute l'eau de la planète en une masse visqueuse.

Quant aux constructeurs d'accélérateurs de particules, ils ne veulent courir aucun danger. Chaque fois qu'ils conçoivent une nouvelle machine, ils calculent les risques d'une catastrophe inédite.

Le Relativistic Heavy Ion Collider, familièrement appelé RHIC, comprend deux tubes de 3,8 kilomètres de circonférence, placés côte à côte dans un tunnel creusé à quelques mètres sous le sol de la banlieue de New York. Dans chaque tube, des noyaux d'atomes d'or - auxquels on a arraché tous les électrons - circulent à 99,9 % de la vitesse de la lumière (300 000 km/sec). On a choisi l'or parce qu'il cède volontiers ses électrons. En 20 ans d'opération, le collisionneur consommera tout juste un gramme d'or.

Le RHIC est le plus puissant collisionneur de noyaux lourds au monde. Les noyaux d'or effectuent un tour complet dans les deux tubes 75 000 fois par seconde, mais dans des directions opposées. En quelques endroits, entourés de détecteurs, on a fait se croiser les tubes. Les noyaux y entrent en collisions frontales, d'où le nom de collisionneur.

Dans le vocabulaire des physiciens, chaque collision devrait libérer mille milliards d'électronvolts d'énergie. En fait, cela ne représente même pas le centième de l'énergie d'une goutte d'eau qui s'écrase. Mais cette énergie est concentrée dans un volume de la taille d'un noyau atomique pendant le temps qu'il faut à la lumière pour le traverser. À une échelle plus familière, ce serait concentrer l'énergie de plusieurs milliards de milliards de bombes H dans un dé à coudre.

Pari sur l'avenir de la Terre
En théorie, certaines expériences de physique pourraient détruire la Terre. En pratique, les chances sont quasi nulles, mais une question demeure : qu'est-ce qu'un risque acceptable, quand la planète est en jeu?

Grande-Bretagne

04/10/2000 - Le risque qu'une expérience de physique des particules détruise la terre est minime, tout le monde en convient, mais le risque en vaut-il la peine? Le débat se poursuit dans la plus récente livraison de la revue New Scientist, où Adrien Kent, de l'Université de Cambridge, en Angleterre, répond par la négative à cette question. Selon lui, même un risque infiniment mince reste inacceptable compte tenu des conséquences : la destruction, en quelques minutes, de la Terre avalée par un trou noir.
Le débat avait été lancé à l'été 1999, autour des expériences prévues par le RHIC, aux États-Unis. L'équipe de cet accélérateur de particules prévoyait faire des collisions d'ions lourds d'un type un peu particulier, qui risquaient de produire des quarks « étranges », appelés étrangelets. Si (et c'est un gros si) l'un de ces quarks étranges était la fois stable et négativement chargé, il pourrait commencer à absorber de la matière ordinaire, se transformer en trou noir et gober toute notre planète.

Un scénario de cauchemar qui laisse les spécialistes sceptiques. D'une part, la théorie postule qu'un étrangelet n'est pas stable, qu'il s'évapore avant d'absorber de la matière. D'une part, la Lune, par exemple, est constamment bombardée d'ions lourds, quand les rayons cosmiques fortement énergisés frappent sa surface. Pourtant, en cinq milliards d'années, nulle catastrophe n'est survenue, pas plus que dans les étoiles, où des phénomènes d'une violence inouïe connaissent rarement une issue aussi tragique.

Alvaro de Roejula, du CERN, en Suisse, a calculé qu'en noircissant le tableau à l'extrême, les chances qu'un étrangelet se forme durant toute la durée de vie du RHIC était inférieures à 20 sur un milliard – et probablement bien inférieures. Adrien Kent rétorque que le risque lui paraît encore bien grand, si on le multiplie par les six milliards de personnes qui seraient tuées en cas de catastrophe. Mais pour Alvaro de Roejula, ce calcul est absurde, car, en pratique, jamais un étrangelet ne dévorera la Terre.

[Stevou]

Eh ben. Bonne lecture.

[Skippy le Grand Gourou]

Si (et c'est un gros si) l'un de ces quarks étranges était la fois stable et négativement chargé

Ces journalistes scientifiques, alors ! Un quark étrange a toujours une charge négative (-1/3)... (et son antiquark une charge positive : +1/3)

Jamais entendu parler d'"étrangelets", et ça me paraît bizarre vu qu'un objet stable, d'après ce que je connais de la QCD, doit contenir soit trois quarks soit un quark et un antiquark. D'autre part, la stabilité d'un quark est toute relative, et je ne vois pas ce que peut signifier un quark "particulièrement stable"...

Mais bon, Franck Wilczek a co-obtenu le prix Nobel 2004 pour ses travaux sur la QCD, donc il doit en connaître un tout petit peu plus que moi sur ce sujet... Donc si quelqu'un a des infos plus précises, et si possibles non déformées par des journalistes, je suis preneur.

[amenis]

Up
J'aurais bien aimer un avis éclairé d'un des nombreux spécialistes de ce forum.
Quand je vois la facon dont on a découvert la fission, on attendait une fusion ...
Quand je vois les incertitudes sur le modèle QCD, sinon pourquoi aurait on besoin de construire des accélérateurs de plus en plus gros et puissants.
Les textes cités concernent le RHIC, mais qu'en sera t il du LHC, sera t il encore plus puissant ?

Rassurez moi ...

[mtheory]

Jamais entendu parler d'"étrangelets", et ça me paraît bizarre vu qu'un objet stable, d'après ce que je connais de la QCD, doit contenir soit trois quarks soit un quark et un antiquark. D'autre part, la stabilité d'un quark est toute relative, et je ne vois pas ce que peut signifier un quark "particulièrement stable"...

Dans le métier on appelle ça des "strangelet" ou les "quarksnuggets" de Witten et je confirme tout ce que Wilczek et all ont dit.

Mais bon, Franck Wilczek a co-obtenu le prix Nobel 2004 pour ses travaux sur la QCD, donc il doit en connaître un tout petit peu plus que moi sur ce sujet... Donc si quelqu'un a des infos plus précises, et si possibles non déformées par des journalistes, je suis preneur.

deux secondes (en temps relativiste )

[mtheory]

http://www.physics.rutgers.edu/~jhol...e/strange.html

[PHENIXian]

Oui pour avoir bosse a RHIC un moment je confirme. LA plupart des scientifiques envisagent eventuellement une production de mini trous noirs (y'avait un e discussion dessus ici y'a un an si je me souviens bien) dans les grands accelerateurs. Notamment on s'attend a en produire au LHC, ou pas mais ca permettre de contraindre les modeles theorique (mtheory arrete moi si je dis des betises les particules c'est plus mon domaine maintenant).

Apres evidemment des gens moins serieux peuvent reprendre ca en scenario catastrophe : Des gens avaient accuse notamment Brookhaven d'avoir fait un trou noir qui a cause le crash de JJ Kennedy....

[mtheory]

(mtheory arrete moi si je dis des betises les particules ....

[Skippy le Grand Gourou]

Merci mtheory, je vais regarder ça dès que j'aurai un peu de temps.

[slater74]

Je viens de trouver cet autre article, franchement alarmiste mais dont je ne connais pas la validité. Qu'en pensez-vous?
http://www.risk-evaluation-forum.org/anon3.htm

[slater74]

Plus celui-là, plus optimiste et à mon avis, mieux argumenté:
http://www.astrosurf.org/lombry/stra...findumonde.htm

[mtheory]

Je viens de trouver cet autre article, franchement alarmiste mais dont je ne connais pas la validité. Qu'en pensez-vous?
http://www.risk-evaluation-forum.org/anon3.htm

Dans les grandes lignes ,après une lecture rapide, c'est bien informé et ça tient la route.
Toutefois ,si il est possible qu'un trou noir pas trés éloigné de la masse de Planck ne rayonne pas ,cela semble trés difficile à croire pour des trous noirs de masse supérieur car là on va violer rapidement les lois de la thermodynamique.
Donc dès que le trou noir va se mettre à croitre il va rayonner en Hawking et se trouver ramener à sa taille précédente très rapidement.
En outre si de tels mini trous noirs stables sont possibles je crois,sans en être sûr, qu'il devrait constituer une part non négligeable de la matière noire et se déplaçer dans la galaxie à des vitesses plutôt en dessous de la vitesse de la lumière (disons qq milliers de km/s) et je pense qu'on verrai des effets.
Je vais me renseigner un peu plus.

Sinon il est fait référence à une possible observation récente de mini trou noir à RHIC.
Là ,c'est faux, il y a eu du bruits à cause d'une incompréhension des journalistes.