Projet de recherche P5/27 (Action de recherche P5)
Améliorer notre appréhension des Interactions Fondamentales par une collaboration plus étroite entre les chercheurs belges actifs en physique théorique et expérimentale.
Les Interactions Fondamentales comprennent la force électrofaible, les interactions fortes et la gravitation. Leur étude vise à comprendre les mécanismes naturels au niveau le plus intime, en ce compris l’origine même de l’Univers, par une recherche de pointe. Les équipes reprises dans ce projet sont reconnues internationalement dans leur domaine. Déjà, des intérêts communs engendrent des activités bilatérales en nombre (séminaires et écoles communs, collaborations ponctuelles,...) ; une collaboration plus étroite, en particulier entre expérimentateurs et théoriciens accroîtra grandement l’efficacité de l’ensemble du programme de recherches.
- Certains groupes poursuivent une approche théorique, (en ce inclus les modèles phénoménologiques), pour comprendre et prédire les interactions des particules élémentaires. Une unification fondamentale de la gravitation et des théories de jauge (par exemple au niveau de la théorie des cordes) est leur but ultime. Les prédictions des théories récentes, notamment en ce qui touche la supersymétrie ou les dimensions supplémentaires, entrent maintenant dans le champ des possibilités expérimentales, et une connaissance tant des ultimes développements théoriques qu’expérimentaux est essentielle pour choisir dans quels canaux se trouveront les tests décisifs.
- Les groupes expérimentaux oeuvrent au sein de grandes collaborations internationales, utilisent les accélérateurs les plus puissants et des dispositifs d’observation de pointe pour rassembler l’information qui permette de confirmer les théories, ou contraindre à une approche nouvelle.
Des outils mathématiques puissants (les théories de cordes et de membranes), et des outils théoriques (comme la recherche de l’origine fondamentale de la violation de CP) sont mis en oeuvre. Simultanément, l’approche expérimentale bénéficiera de l’interaction avec les théoriciens ; nous en donnons ci-dessous deux exemples.
Avec la fin du programme LEP, qui étudia les vecteurs des interactions fondamentales, l’étape suivante est au CERN le grand collisionneur à hadrons (Large Hadron Collider), qui étudiera les mécanismes mêmes d’unification. La cible principale, c’est le « boson de Brout-Englert-Higgs », à la fois clé de voûte de l’unification électrofaible, et la clé des développements futurs : supersymmetrie, dimensions supplémentaires macroscopiques,... Si la prise de données ne doit débuter qu’en 2006, c’est maintenant qu’il faut déterminer la stratégie de recherche. En particulier, une des difficultés consiste en l’extraction des informations cruciales d’un bruit de fond colossal. Ce processus d’analyse et de sélection des données doit être mis en place très tôt, et est nécessairement guidé par des considérations théoriques. Une situation similaire se retrouve avec le télescope à neutrinos AMANDA , situé sous la glace Antarctique, pour y détecter les signaux de haute énergie provenant d’événements à l’échelle cosmique.
Si la partie construction (Hardware) des activités expérimentales est couverte par d’autres sources de financement (FNRS , FWO et fonds associés), un effort considérable pour l’interprétation des données doit encore être poursuivi. Ici, la contribution des groupes théoriques pour isoler les signaux-clefs pourra se développer grâce au contrat PAI.
Les chercheurs postdoctoraux sont un maillon essentiel dans cette activité de recherche, car ils amènent à la fois des collaborations et un échange entre les groupes. Le manque structurel de postes postdoctoraux est toutefois un obstacle permanent, que la demande présente permettra de lever.
Le but ultime de cette demande est d’améliorer notre compréhension des interactions fondamentales. Dans ce but, nous devons :
- Développer le potentiel de chaque groupe par des moyens supplémentaires, essentiellement en personnel (postdocs).
- Resserrer la collaboration et les liens entre les activités des groupes participants.
- Former un nombre significatif de jeunes scientifiques qui conjuguent l’excellence dans leur propre domaine, et une appréhension suffisante des domaines voisins pour poursuivre de la façon la plus effective la quête d’une meilleure compréhension des lois physiques.
