La collaboration ATLAS-UdeM donne aux étudiants des nouvelles de l’Univers!

  • Forum
  • Le 12 mars 2020

  • Dominique Nancy
Vue centrale du détecteur ATLAS avec ses huit toroïdes entourant le calorimètre avant son déplacement au centre du détecteur.

Vue centrale du détecteur ATLAS avec ses huit toroïdes entourant le calorimètre avant son déplacement au centre du détecteur.

Crédit : Cern

En 5 secondes

Le professeur Jean-François Arguin fait partie de la grande expérience de physique ATLAS au CERN, qui permet aux étudiants de mener des travaux de recherche inusités.

Jean-François Arguin

Crédit : Amélie Philibert

«La collaboration ATLAS est l’une des plus grandes expériences de l’histoire de la science!» C’est ainsi que Jean-François Arguin, professeur au Département de physique de l’Université de Montréal, présente le projet qu’il mène avec l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), à Genève. Une collaboration unique qui permet aux étudiants de l’UdeM de reproduire les conditions de l’Univers après le big bang.

Membre de l’expérience ATLAS depuis 2005, il fait partie de l’une des équipes qui ont signé la découverte du boson de Higgs en 2012, à l’issue d’essais à la précision inouïe. Forum a discuté avec lui pour en savoir davantage sur ce projet astronomique.

Depuis votre postdoctorat effectué en 2005 à l’Université de Californie à Berkeley, vous collaborez avec le CERN à l’expérience ATLAS. Décrivez-nous d’abord l’instrument et dites-nous comment les données ont pu être recueillies.

Les physiciens du CERN ont construit le plus grand instrument scientifique du monde: un anneau de 27 km, à 100 m sous terre, baptisé LHC [abréviation anglaise du Grand collisionneur de hadrons], qui fait entrer en collision des noyaux d’hydrogène à des vitesses records. Les récentes mises à niveau du LHC nous permettent d’atteindre 13 TeV [téraélectronvolts] d’énergie totale. Ce sont les analyses de ces données, patiemment collectées à coups de milliards de collisions, qui ont permis de cerner le boson de Higgs, une découverte qui valide notre compréhension de l’infiniment petit! Depuis la découverte de la fameuse «particule de Dieu», surnommée ainsi par le Prix Nobel de physique Leon Lederman, la machine du CERN a continué de tourner à plein régime et a fourni d’autres données.

Ces données n’étaient-elles pas accessibles au public à ce jour?

Ces données étaient accessibles aux membres de l’expérience ATLAS. Mais le CERN a récemment rendu publique une partie des nouvelles données dans un but éducatif, et j’ai participé à ce projet auquel collaborent plusieurs universités. Le projet de l’UdeM est à ma connaissance celui qui est le plus complet et complexe. J’utilise d’ailleurs ces données dans mon cours de physique subatomique des particules, un cours au choix offert aux étudiants et étudiantes du baccalauréat en physique.

Quel est plus précisément ce projet éducatif?

Il s’agit d’un programme d’analyse simplifiée des données relatives aux conditions de l’Univers juste après le big bang. Les étudiants ont accès aux données de l’ATLAS Open Data et j’ai un guide qui les dirige vers une quête: ils doivent retrouver eux-mêmes les particules élémentaires de l’Univers. Ils sont donc capables de redécouvrir des particules fondamentales insaisissables comme le quark top ainsi que les bosons Z et W.

Des données précieuses, si je comprends bien.

Extrêmement précieuses! D’abord, l’expérience elle-même a coûté plusieurs milliards de dollars. Mais ce sont aussi des données incroyablement extraordinaires pour l’enseignement. Imaginez, c’est comme si l’on avait accès au télescope spatial Hubble, mais cette fois pour observer l’infiniment petit. Ces données nous donnent un aperçu du monde réel de l’analyse de la physique des particules. Les étudiants, les chercheurs de même que tous ceux et celles que cela intéresse sont en mesure de reproduire les résultats de la physique ATLAS de manière entièrement réaliste, en comprenant par eux-mêmes l’étude fascinante de la nature à son niveau le plus profond.

Une expérience enrichissante pour les étudiants et étudiantes en physique tout spécialement...

Il s’agit d’un environnement de recherche plus réaliste. Vous savez, on apprend mieux en faisant quelque chose. Cette approche par projets est bienvenue par rapport à l’apprentissage dans les livres, une façon traditionnelle d’enseigner la physique qui ne représente pas la vie de tous les jours des chercheurs. La vie est faite de projets, mais l’enseignement n’est pas toujours adapté à cette approche. Grâce à l’ATLAS Open Data, les étudiants et étudiantes peuvent non seulement recréer les principales découvertes des particules, mais le processus accroît leurs compétences et affine leurs stratégies d’analyse en tant que chercheurs. Plusieurs inscrivent d’ailleurs cette expérience dans leur CV.

Leur préparation au travail de recherche est une partie importante de ce projet. Il y a environ 200 étudiants et étudiantes au baccalauréat en physique et seulement une trentaine de professeurs au département. Ce n’est donc qu’un certain nombre qui peuvent effectuer des stages de recherche d’été. Ce projet permet de démocratiser l’expérience de recherche. L’ATLAS Open Data joue un rôle clé dans la formation et la préparation au travail de recherche des futurs physiciens et physiciennes.