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    John Lajoie, professeur de physique à l'Université de l'Iowa (USA) et représentant de la direction du projet sPHENIX

    Le Projet sPHENIX, «encore plus prometteur que le collisionneur de hadrons»

    © Photo. MEPhI
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    Des physiciens de plusieurs pays se sont réunis à l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI (Institut d’ingénierie physique de Moscou) afin d'évoquer l'expérience internationale sPHENIX – un grand projet d'installation pour les recherches en physique des hautes énergies et des ions lourds.

    La collaboration sPHENIX a été mise en place pour travailler sur le Collisionneur d'ions lourds relativistes (RHIC) au Laboratoire national de Brookhaven (USA). John Lajoie, professeur de physique à l'Université de l'Iowa (USA) et représentant de la direction du projet sPHENIX, évoque cette nouvelle expérience avec un journaliste du projet "Navigateur social" de l'agence de presse Rossiya Segodnya.

    - Professeur Lajoie, quelles nouvelles possibilités fondamentales s'ouvrent pour la science grâce au projet sPHENIX?

    — Le projet sPHENIX a été créé pour étudier les propriétés microscopiques du plasma quarks-gluons. Nous essayons de comprendre comment les propriétés "à ondes longues" de ce nouvel état de la matière découlent de ses propriétés microscopiques, c'est-à-dire de l'interaction entre les quarks et les gluons. Pour répondre à cette question, nous portons une attention particulière à l'excitation des quasi-particules dans le plasma quarks-gluons.

    Le Collisionneur d'ions lourds relativistes (RHIC), où se déroulera l'expérience sPHENIX, est en fait un laboratoire pour l'étude de la physique des interactions fortes et de la théorie correspondante — la chromodynamique quantique (appellation de la branche de la théorie quantique du champ décrivant l'interaction entre les quarks et les gluons).

    Hormis l'étude de la collision des noyaux atomiques, le collisionneur pourrait également provoquer des collisions de protons avec les noyaux de différents atomes. Cela nous aidera à mieux comprendre comment la matière nucléaire passe à l'état de plasma quarks-gluons. Nous essayons de déterminer l'origine de ce liquide chaud, dense, en forte interaction mais presque parfait. Je trouve ces recherches extrêmement passionnantes.

    De plus, nous pouvons mieux étudier la chromodynamique quantique. Nous pouvons essayer de comprendre comment fonctionne un proton dans les détails. Le RHIC est l'unique collisionneur au monde capable de réaliser une collision entre des protons polarisés, c'est aussi très intéressant.

    - Vous avez dit un jour que la compréhension de l'interaction forte reliant les quarks constituant les nucléons pourrait conduire à une révolution technologique, de la même manière que la compréhension de la force électromagnétique a conduit à l'apparition de l'électronique moderne. Quelles nouvelles technologies pourraient faire leur apparition?

    — Excellente question. Excellente car il est impossible d'y répondre. En traçant un parallèle, en 1865 James Clark Maxwell a formulé des équations qui ont marqué le point de départ pour comprendre les interactions fondamentales dans la nature. Les équations de Maxwell fournissent un tableau complet des processus de l'électrodynamique dans son sens classique.

    Si vous aviez demandé à quelqu'un en 1865 à quoi ressemblerait le monde cent ans après cette découverte, je doute que cette personne aurait pu prédire notre vol sur la Lune. Ni même les ordinateurs ou les semi-conducteurs. Personne n'aurait supposé que le monde deviendrait ce qu'il est aujourd'hui — fonctionnant entièrement à l'électricité. Parce qu'une telle utilisation de l'électricité était encore inconnue à l'époque. Néanmoins, tout cela est apparu en domptant l'une des principales forces de la nature. Et la compréhension de l'électrodynamique a conduit à l'une des plus grandes révolutions scientifiques et techniques de l'histoire de l'humanité.

    J'ignore donc où nous mèneront l'élaboration, la compréhension et l'application de l'interaction forte, mais je suis absolument convaincu que ce résultat sera grandiose. Quelle sera la physique nucléaire dans 100, 150 ou 200 ans? Je ne sais pas. Mais je voudrais vraiment savoir.

    - Les expériences telles que la collaboration sPHENIX demandent la coopération de chercheurs de nombreux pays et un financement colossal. Cependant, le CERN, par exemple, a conduit à la création de l'internet sous sa forme actuelle. Peut-on dire que de tels projets sont un investissement dans l'avenir de la civilisation?

    — L'internet était un produit dérivé inattendu de la découverte des particules élémentaires en physique. Personne ne pensait que cette équipe de scientifiques talentueux avec des ressources allouées pour remplir l'une des tâches les plus complexes de la physique parviendrait à déboucher en même temps sur l'internet. C'est une autre invention révolutionnaire. Mais elle a été créée complètement par hasard.

    De telles découvertes "accidentelles" continuent de se produire. A l'université, j'enseigne à de nombreux étudiants. Certains, après leur thèse, continuent de travailler en tant que physiciens, d'autres partent à Wall Street ou encore dans des sociétés en ligne. Autrement dit, les physiciens utilisent leurs connaissances dans des projets qui font ensuite partie intégrante de notre vie.

    Les enseignants accordent beaucoup de temps aux étudiants et aux recherches, ils réfléchissent à la manière dont ces étudiants pourront poursuivre leurs recherches. Mais nos étudiants ne deviennent pas toujours des physiciens. Ils partent dans des secteurs divers et variés et apportent une contribution tout à fait concrète au développement de la société.

    L'enseignement technique dispensé dans les universités à travers le monde, grâce auquel les étudiants utilisent ensuite leur sens critique et leur capacité à régler des tâches dans d'autres domaines, est l'un des moteurs de l'économie contemporaine dans la plupart des pays développés.
    *-*-*
    - L'un de nos anciens chercheurs disait: "Le MEPhI n'apprend pas à résoudre les problèmes. Il apprend à réfléchir."

    — Exactement. Je dis toujours aux nouveaux étudiants qu'ils ne sont pas venus étudier la physique. Ils sont venus pour apprendre à réfléchir.

    Ils comprendront évidemment la physique, mais c'est plutôt un effet secondaire, un bonus. Ils apprendront surtout à réfléchir et à résoudre des problèmes complexes. Beaucoup de mes étudiants arrivant après le master n'ont pas conscience qu'ils ne disposent pas des compétences requises pour résoudre des problèmes complexes de manière systématique. Mais une fois acquises, ces compétences sont applicables pratiquement partout.

    - Les chercheurs ont besoin d'atteindre des températures des centaines de milliers de fois supérieures à celle du noyau du Soleil pour obtenir du plasma quarks-gluons. Quelles conditions comptez-vous créer avec le projet sPHENIX?

    — Nous ne planifions pas de modifier les conditions d'obtention du plasma quarks-gluons. Les conditions dépendent essentiellement des particules en collision, de ce qui se trouve dans le noyau, de l'énergie de collision des noyaux. L'énergie de l'accélérateur/collisionneur reste la même. Car au moment initial de la collision dans le RHIC, on obtient une température inférieure à celle du Grand collisionneur de hadrons (LHC), mais la présence de la matière formée dans la zone d'existence des quasi-particules est plus longue dans le RHIC.

    C'est pourquoi nous pensons que le RHIC offre les conditions les plus favorables pour l'étude des domaines de la physique qui intéressent sPHENIX. Si l'on compare les recherches du RHIC et du LHC dont les niveaux d'énergie sont plus élevés, on voit qu'elles se complètent en grande partie. C'est pourquoi les chercheurs ont besoin des deux collisionneurs. Mais d'après nous, dans un certain sens, le RHIC est plus prometteur pour l'étude des collisions d'ions lourds dans certaines conditions.

    D'autant que nous avons l'intention d'étudier les mêmes collisions qu'avec le dispositif PHENIX, mais à une échelle bien plus importante. Nous n'avons pas l'intention d'augmenter la température, mais nous étudierons bien plus de collisions que dans l'expérience PHENIX. Il est primordial de tenir compte de la quantité de données et du nombre de collisions enregistrées que nous étudions.

    - Qu'est-ce qui vous lie aux physiciens russes?

    — Je connais beaucoup d'entre eux. Certains par le travail au Laboratoire national de Brookhaven. Puis, quand je suis arrivé au PHENIX en tant que jeune chercheur en 1997, j'ai fait la connaissance de nombreux Russes intelligents et talentueux qui avaient participé à l'expérience. Dans l'ensemble, notre coopération était très productive.

    - Voudriez-vous faire participer des étudiants, des doctorants et des jeunes chercheurs du MEPhI au travail sur vos données?

    — Absolument. C'est pour cela que je suis ici. Nous cherchons des moyens de faire participer le MEPhI à notre expérience.

    Tout professeur vous dira que ce sont les doctorants et les jeunes chercheurs qui accomplissent le travail le plus difficile dans la science. Ils s'occupent de l'analyse des données, du calibrage du détecteur, de toutes les opérations complexes pour analyser l'information du dispositif expérimental. Et les jeunes compétents manquent toujours.

    Nous voudrions vraiment offrir aux étudiants, aux doctorants et aux jeunes chercheurs du MEPhI la possibilité de participer à l'analyse des données avec l'implication du plus grand nombre possible de jeunes.

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    Tags:
    collisionneur, projet, Université nationale de recherche nucléaire (MEPhI), Russie
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