En tant qu'étudiant en master de physique et astronomie à la Vrije Universiteit Brussel (VUB), Yens Elskens a eu l'opportunité de passer une semaine au CERN et de participer à une expérience novatrice.
L'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), créée après la Seconde Guerre mondiale sous la devise « La science pour la paix », est un vaste complexe de recherche situé près de Genève, à la frontière franco-suisse.
Dans le roman Anges et Démons de Dan Brown, le CERN est dépeint comme un paradis international pour passionnés de science. Les couloirs regorgent d'illustrations humoristiques liées à la physique, et l'ambiance créative stimule l'innovation. Même pour un étudiant en physique, cette atmosphère est inspirante.
« À cette vitesse, vous faites le tour du monde environ sept fois et demie par seconde ! »
Le Grand collisionneur de hadrons (LHC), pièce maîtresse du CERN, est un accélérateur circulaire de 27 km installé en tunnel souterrain. Il propulse des protons à 99,999999 % de la vitesse de la lumière, effectuant sept tours et demi de la Terre par seconde. Les collisions, à 13 téraélectronvolts – équivalent à l'énergie de dix moustiques volants –, produisent des centaines de nouvelles particules. Selon E=mc² d'Einstein, cette énergie se convertit en matière subatomique.
Les détecteurs comme CMS, impliquant activement la VUB, mesurent la trajectoire, vitesse et énergie de ces particules pour percer les mystères de l'univers à l'échelle quantique.
Comme tout équipement high-tech, le LHC nécessite des mises à niveau. Arrêté de fin 2018 à début 2021, il a bénéficié d'améliorations mondiales pour accroître sa précision et son efficacité.
Les scientifiques s'interrogent : comment maximiser le LHC ? milliQan, du nom de Robert Millikan (Prix Nobel 1923 pour la mesure de la charge élémentaire), est un détecteur complémentaire visant les particules à milli-charge – une fraction d'un millième de la charge de l'électron, prédite par certains modèles théoriques.
Les charges électriques connues sont des multiples entiers de celle de l'électron. milliQan cherche des fractions non entières, potentiellement liées à de nouvelles physiques.
Actuellement prototype, milliQan détecte aussi les rayons cosmiques (bruit de fond). Dans ma thèse, j'ai mesuré ce fond à 70 m sous terre, près du LHC, pour aider l'équipe à isoler les signaux milli-chargés. Mes analyses à Bruxelles évalueront le potentiel de milliQan.
Les résultats préliminaires indiquent que milliQan pourrait détecter ces particules éphémères. Collaborer avec l'équipe CERN renforce ma conviction en son succès. Pour paraphraser Barack Obama :
Oui, nous milliQan !
Les recherches de Yens Elskens s'inscrivent dans le groupe « Particules élémentaires » du Département de Physique de la VUB, sous la direction du Prof. Steven Lowette, membre de milliQan depuis mars 2019.
