66e Congrès de l'Acfas, 11-15 mai 1998, Université Laval, Québec



Proposition de colloque

La physique du zoo subatomique: l'unité dans la diversité


               François Corriveau, responsable du colloque

               Centre Interuniversitaire de Physique Subatomique
               Département de physique, Université McGill
               3600 University Street
               Montréal (Québec), H3A 2T8

               Téléphone:    398-6515
               Télécopieur:  398-3733

               Courrier électronique:  corriveau à physics.mcgill.ca
               Page Web:               http://www.physics.mcgill.ca/~corriveau



Description de l'activité

Problématique et enjeux du débat

L'origine de la physique subatomique moderne remonte sans doute à la découverte de l'électron il y a un siècle ou à la mise en évidence du noyau atomique par Rutherford en 1911, mais elle n'a vraiment commencé qu'en 1932 avec l'hypothèse des neutrons à l'intérieur du noyau. Depuis, elle a bien évolué et reçu ses lettres de noblesse avec les observations de plusieurs autres particules aux propriétés parfois très différentes: pions, muons, positrons, .. menant à une prolifération marquée de particules dites ``fondamentales''. Ce zoo subatomique révélait ainsi autant de facettes de la matière au niveau de l'infiniment petit. Toutes les particules pouvaient cependant être associées à l'un ou l'autre de ces types d'interaction: électromagnétique, forte ou faible.

À partir de ces observations, les chercheurs ont pu regrouper les particules en familles, en groupes de plus en plus cohérents. Le modèle du quark permettait aussi d'expliquer, d'identifier et de prédire le grand nombre de particules observées en n'ayant recours qu'à trois générations de leptons et de quarks. À cela s'ajoute un des plus grands succès du domaine: l'unification des forces électromagnétique et faible en un Modèle Standard unique, celui de l'interaction électro-faible. Et à son tour, l'interaction forte se voit décrite par la théorie de la chromodynamique quantique. Le quatrième type d'interaction, la gravitation, devient donc le point de mire des grandes théories unitaires.

Méthodes de recherche

La recherche expérimentale actuelle en physique des hautes énergies est menée dans plusieurs centres de recherche internationaux avec des accélérateurs de particules qui recréent tous ces états de la matière. L'indispensable variété de types de collisionneurs (lepton-lepton, lepton hadron, hadron-hadron) permet l'étude détaillée de tous les aspects des mécanismes d'interaction. Ces tests ont pour double objet de parfaire notre compréhension du Modèle Standard en le mettant à l'épreuve et en même temps de chercher des signaux ou des particules que le modèle ne pourrait expliquer et qui pourraient être la porte vers une nouvelle physique ou une encore meilleur unification de tous les phénomènes observés. Ces recherches dans le monde de l'infiniment petit sont poursuivies tant sur le plan expérimental que sur le plan théorique.

En abordant maintenant l'univers à l'autre bout complètement de l'échelle des dimensions, l'astrophysique s'intéresse par exemple à la composition et à la dynamique des étoiles, leurs création et leur évolution. Seuls les processus nucléaires peuvent expliquer la plus grande partie du rayonnement des étoiles et les différents stages de leur évolution. La cosmologie, qui considère l'expansion de l'univers lui-même et ses origines, a aussi de plus en plus recours aux phénomènes, aux particules et même aux techniques de la physique subatomique en plus de la gravitation pour expliquer ses observations.

Le troisième volet complémentaire de la physique subatomique consiste à étudier les collisions noyau-noyau à des énergies ultrarelativistes telles que la matière nucléaire est soumise à conditions extrêmes de température et densité, en fait semblables à celles présentes quelques micro-secondes après le ``Big Bang''. Les nouveaux collisionneurs devraient permettre d'atteindre des volumes importants de matière hadronique avec une densité d'énergie plus de 10 fois celle de la matière nucléaire normale. La chromodynamique quantique prédit alors que la matière nucléaire, dans de telles conditions thermodynamiques, subit un changement de phase vers un nouvel état de matière, le plasma de quarks et gluons, où les constituants ne sont plus confinés dans des hadrons mais sont libres de se déplacer à l'intérieur du volume de matière nucléaire. Les collisions d'ions lourds à haute énergies offrent ainsi la première occasion d'étudier les propriétés du vide quantique et les mécanismes de confinement des quarks.

Buts du colloque

Ce sont là trois des principaux aspects du domaine de la physique subatomique, étroitement reliés entre eux par un grand nombre d'observations, de découvertes mais aussi de phénomènes encore inexpliqués. Le colloque aurait pour objets de faire le point sur l'état actuel de la recherche et en particulier sur les efforts d'unification, d'élaborer sur les projets actuels et de présenter les perspectives d'avenir pour les chercheurs.

Esquisse du programme

Le programme du colloque suivrait de près les grandes lignes présentées ci-haut. Un format de trois sessions d'une demi-journée chacune couvrirait les trois types d'approche de la physique subatomique: la physique des hautes énergies, celle de la gravitation et de l'astrophysique des particules ainsi que celle des ions lourds relativistes.

Chaque session commencerait par une présentation générale d'une heure d'un(e) expert(e) dans le domaine, suivies de contributions de chercheurs et chercheuses, de niveau étudiant, postdoctoral, professoral ou autre, d'une trentaine de minutes chacune, incluant une période de questions.

Liste des conférenciers

Les conférenciers et conférencières susceptibles de participer au colloque seraient par exemple: Certaines personnes n'ont pas pu être contactées ou n'ont pas encore pu confirmer leur participation. La liste finale des personnes invitées sera en tous les cas confirmée en janvier.

Arbitres des propositions

Les personnes pressenties pour arbitrer les propositions de communications seraient:
Créé et maintenu par François Corriveau (corriveau à physics.mcgill.ca)
du Centre Interuniversitaire de Physique Subatomique (McGill/Montréal).