Photothèque des laboratoires de l'IN2P3

Le domaine scientifique du pôle de Physique des Hautes Énergies (PHE) est celui de l’étude des constituants élémentaires de la matière, les quarks (constituants, entre autres, des protons et des neutrons) et les leptons (par exemple l’électron ou le neutrino). On connaît aujourd’hui douze particules élémentaires réparties en trois familles composées chacune de deux quarks, d’un lepton chargé et d’un neutrino. Étant données leurs faibles masses elles ne sont pas sensibles à la force gravitationnelle, on peut donc considérer qu’elles n’interagissent que par l’intermédiaire de trois forces : L’interaction électromagnétique, associée à la charge électrique L’interaction forte responsable de la cohésion des noyaux atomiques et des nucléons L’interaction faible responsable de certaines désintégrations radioactives et des réactions qui ont lieu au cœur des étoiles Le modèle qui décrit ces particules, leurs interactions et la façon dont les particules élémentaires acquièrent une masse via le mécanisme de Brout-Englert-Higgs, est appelé le Modèle Standard de la physique des particules. Élaboré au début des années 1970 et affiné peu à peu, il a permis d’expliquer les résultats d’un grand nombre d’expériences et prédit avec précision de nombreux phénomènes. Il laisse toutefois de nombreuses questions sans réponse parmi lesquelles on peut citer : de quoi est constituée la majeure partie de la matière observée dans l’Univers (« matière noire »), quelle est la source de l’asymétrie matière–antimatière observée dans l’Univers, pourquoi la masse des neutrinos est-elle si petite (mais non nulle), pourquoi le nombre de familles de particules est de trois… Les expériences auxquelles participent les chercheurs et chercheuses du pôle PHE portent donc sur les tests du Modèle Standard afin de mieux le contraindre ou de le mettre en défaut.