Étonnant infinis

Accélérateurs et détecteurs
Astroparticules et cosmologie
Calculs et données
Physique des particules
Physique nucléaire
Auteur(s)
Ouvrage collectif sous la direction d'Ursula Bassler
Publication
novembre 2022
Appartenance
IN2P3
Éditeur
CNRS Éditions

Dans ce livre, des chercheurs et des ingénieurs, femmes et hommes de l'art, vous invitent à toucher du doigt les questions qu'ils explorent aux deux infinis de la physique : l'infiniment grand du cosmos et l'infiniment petit des noyaux atomiques et des particules élémentaires. Deux extrêmes qui ne font en fait qu'un lorsqu'ils sont regardés par le prisme de la science. A travers ces pages vous découvrirez que le vide n’est pas vide, que l’espace-temps tremble, que l’Univers déborde d’énergie noire et de matière noire, que les noyaux exotiques sont rares et précieux, que les neutrinos oscillent, où encore que l'on se demande pourquoi l’antimatière a disparu de notre Univers.

L'immensité de notre Univers ne cesse d'intriguer et de stimuler les imaginations. Pour mieux appréhender l'infiniment grand et l'histoire de l'Univers depuis ses tout premiers instants, il faut se tourner vers un autre infini, l'infiniment petit, et ses quarks, leptons et bosons, à la base du modèle standard de la physique des particules. En les étudiant, on cherche à percer le secret de l'organisation de la matière à la plus petite échelle. Sans l'infiniment petit, on ne peut décrire ni le Big Bang, ni le comportement des grandes structures stellaires, ni la naissance de la matière. Et sans ces deux infinis ensemble, on ne peut bâtir les modèles théoriques expliquant la matière noire, l'énergie noire ou fonder la gravitation quantique.

Les physiques des infinis sont des physiques hors normes qui se racontent à grand renfort de superlatifs. Elles nécessitent des installations internationales de très grande envergure, et nous entraînent dans des voyages aux confins de la perception où l'on flirte avec la vitesse de la lumière et jongle avec les limites des propriétés de la matière.

En trente courts chapitres abondamment illustrés, cet ouvrage rend compte de ce que l'on sait déjà comme de ce que l'on cherche encore.

Étonnants Infinis le LIVRE | Des particules élémentaires aux origines de l'Univers

Audiodescription

Vidéo de présentation du livre réalisée à partir d'une succession de photographies de la couverture et des pages intérieures.

Gabriel Chardin

Gabriel Chardin
Gabriel Chardin, Directeur émérite de recherche CNRS, Laboratoire Astroparticules et Cosmologie, ses travaux portent sur la cosmologie et en particulier sur le modèle d’univers de Dirac-Milne, un univers matière-antimatière où la répulsion exercée par l’antimatière joue le rôle de matière noire et d'énergie noire. Il a reçu la médaille d’argent du CNRS en 2007 pour ses travaux sur l’identification de la matière noire et la mise en place de l’expérience EDELWEISS.

Maud Baylac

Maud Baylac
Maud Baylac, est ingénieure de recherche au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (LPSC) et chargée de mission IN2P3 "accélérateurs pour la société". Elle est une spécialiste des accélérateurs de particules. Après une thèse sur la polarimétrie Compton pour la violation de parité à JLab (CEA-Saclay, université Lyon I), ses travaux ont porté sur les photo-injecteurs pour la production de faisceaux d’électrons fortement polarisés (JLab, USA). Au LPSC, elle s'intéresse à la conception d’accélérateurs, à la dynamique de faisceau, aux accélérateurs de production de neutrons/ADS et aux sources ECR.

Raphaël Granier de Cassagnac

Raphaël Granier de Cassagnac
Raphaël Granier de Cassagnac est directeur de recherche au Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR). Après une thèse sur l'asymétrie matière-antimatière préparée au CEA, il entre au CNRS en 2000 pour étudier la plasma de quarks et de gluons auprès du collisionneur RHIC aux États-Unis. Lauréat d'une bourse de l'ERC en 2010, il rejoint l'expérience CMS au CERN pour y observer le destin de « nouvelles » particules : les quarks b, les bottomonia, les bosons électrofaibles, le méson Bc… Il est également auteur de plusieurs romans de science-fiction, et porteur d’une chaire d’enseignement et de recherche sur les liens entre sciences et jeux vidéo. Image © Frédérique PLAS / Photothèque CNRS

Férid Haddad

Férid Haddad
Férid Haddad, spécialiste en physique nucléaire et production de radionucléides, est professeur des Universités à Nantes université, membre du laboratoire Subatech et Directeur du GIP ARRONAX (Accélérateur pour la recherche en radiochimie et oncologie à Nantes atlantique) à Saint-Herblain depuis 2014. Il est par ailleurs responsable scientifique du cluster TransForMed (Financement ISITE NEXT) dont l'objectif est de réaliser une coordination scientifique forte des acteurs nantais travaillant sur la recherche et le développement de la médecine nucléaire. Elle compte le GIP ARRONAX, les laboratoires Ceisam, CRCI2NA, LS2N, Subatech, la plateforme CRIP-Oniris et les services de Médecine Nucléaire du CHU de Nantes et de l’ICO.

Antoine Lemasson

Antoine Lemasson
Antoine Lemasson est chargé de recherche CNRS au Grand accélérateur national d’ions lourds (GANIL) où il étudie la structure des noyaux exotiques et le processus de fission. Depuis 2013 il est responsable scientifique du spectromètre VAMOS au GANIL. Il a été récompensé de la Médaille de Bronze du CNRS en 2018.

Marianne Lemoine-Goumard

Marianne Lemoine-Goumard
Marianne Lemoine-Goumard est directrice de recherche au Laboratoire de physique des 2 infinis Bordeaux (LP2I Bordeaux). Ses travaux portent sur l’astronomie gamma et l’étude des phénomènes les plus violents de l’Univers, notamment les supernovæ, les pulsars ou leurs nébuleuses, ainsi que leur rôle dans le processus d’accélération des rayons cosmiques. Elle est lauréate du prix de thèse SFP 2006, d’une bourse ERC Starting Grant en 2010, et médaillée de bronze du CNRS 2011.

Araceli Lopez-Martens

Araceli Lopez-Martens

Araceli Lopez-Martens est directrice de recherche CNRS au Laboratoire de physique des 2 infinis Irène Joliot Curie (IJCLab) à Orsay. Après une licence de Physique et de Russe à l’Université du Sussex (Royaume-Uni), elle fait une première année d’études doctorales en préparant le DEA « Champs Particules Matière » à l’Université Paris Sud et enchaine avec un doctorat en physique nucléaire au CSNSM sur l'étude des phénomènes de haut spin et en particulier sur la superdéformation nucléaire. Après un contrat postdoctoral à l'Institut Niels Bohr de Copenhague (Danemark), elle commence sa carrière au CNRS à l'IReS (désormais IPHC) de Strasbourg et travaille sur les manifestations du chaos dans les noyaux avec le détecteur européen de rayons gamma Euroball. Après le démantèlement d'Euroball en 2003, de retour au CSNSM, elle développe des algorithmes de « tracking » gamma pour l’Advanced GAmma-ray Tracking Array (AGATA) et s’intéresse à la structure et à la dynamique des noyaux superlourds, qu’elle étudie principalement au Laboratoire Flerov des Réactions Nucléaires (Russie), mais aussi à l'Université de Jyväskylä (Finlande) et bientôt au GANIL auprès du Super Séparateur Spectromètre (S3).

Partie d’un groupe constitué essentiellement de femmes, ayant eu de nombreuses collaboratrices françaises et étrangères durant sa carrière et portant l’héritage de femmes comme Marie Curie, Irène Joliot-Curie, Lise Meitner, Ellen Gledditsh, Marguerite Perey, Maria Goeppert-Mayer, Ida Noddack et d’autres, elle pense que la place des femmes en physique nucléaire n’est pas à faire. Par contre, il lui paraît important de donner un visage humain à la recherche pour donner envie de la faire. C’est pourquoi dans chacune de ses interventions, que ce soit à l’école d’été où elle enseigne la physique nucléaire depuis 2014 ou les conférences grand public qu’elle donne, elle porte un soin particulier à raconter l’histoire des avancées scientifiques et techniques de son domaine de recherches. Cette approche épistémologique démystifie le processus d’acquisition des connaissances et ouvre donc le champ des possibles à tous, et à toutes.

Benoit Lott

Benoit Lott
Benoit Lott, Directeur de recherche au LP2IB, Bordeaux. Physicien nucléaire de formation, il étudie aujourd'hui les noyaux actifs de galaxie grâce aux rayons gamma détectés par le satellite Fermi.

Frédérique Marion

Frédérique Marion
Frédérique Marion est Directrice de recherche au Laboratoire d’Annecy de Physique des particules (LAPP). Elle est spécialisée dans les ondes gravitationnelles.

Jacques Marteau

Jacques Marteau
Jacques Marteau est enseignant-chercheur à l'université Lyon-1 et effectue ses travaux de recherche à l'IP2I dont il assure la direction ajointe depuis 2018. C'est un physicien des particules qui, après avoir passé sa thèse en physique théorique, s'est tourné vers la physique expérimentale des neutrinos en travaillant sur les expériences d'oscillations des neutrinos OPERA (entre le CERN à Genève et le LNGS en Italie), T2K (au Japon) et DUNE (aux Etats-Unis). Il a mis à profit ce passage au sein de grandes collaborations internationales pour valoriser certaines de détection intelligente de particules et a développé progressivement la muographie (imagerie de structures utilisant les muons atmosphériques comme sondes de la matière) dont il est actuellement l'un des experts reconnus. Ses développements ont été récompensés par la Médaille de l'Innovation du CNRS 2022 pour la création de la startup MUODIM qui applique avec succès la muographie dans le domaine des géosciences, de l'archéologie et dans le milieu industriel.

Vincent Poireau

Vincent poireau
Vincent Poireau est directeur de recherche au CNRS, au laboratoire d’Annecy de physique des particules à Annecy. Il est également directeur adjoint scientifique à l’IN2P3 sur les thématiques traitant des astroparticules et de la cosmologie.

David Rousseau

David Rousseau
David Rousseau est directeur de recherche au Laboratoire de physique des 2 infinis Irène Joliot Curie (IJCLab) et physicien des particules. Après une douzaine d'années passées à concevoir et implémenter les logiciels de l'expérience ATLAS au CERN, une rencontre avec un spécialiste en Apprentissage Automatique en 2013 (au tout début de la révolution de l'Apprentissage Profond ) a décidé la suite de sa carrière : développer l'interface entre la Physique des Hautes Énergies et l'Apprentissage Automatique et l'Intelligence Artificielle.

Vincent Tatischeff

Vincent Tatischeff
Vincent Tatischeff est directeur de Recherche CNRS au Laboratoire de physique des 2 infinis - Irène Joliot-Curie (IJCLab). Spécialiste de l'astronomie gamma, ses travaux portent sur la nucléosynthèse et l'origine des rayons cosmiques. Il a reçu la médaille d'argent du CNRS en 2022.

Ursula Bassler

Ursula Bassler, physicienne des particules, Directrice adjointe scientifique de l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3)

Volker Beckmann

Volker Beckmann, Chargé de mission MESR - EOSC · Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche

Jean-Luc Biarrotte

Jean-Luc Biarrotte, Principal advisor for Large Research Infrastructures. Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche

Julien Billard

Julien Billard, Institut de physique des 2 infinis de Lyon (IP2I Lyon)

Dominique Boutigny

Dominique Boutigny, Laboratoire d'Annecy de physique des particules (LAPP)

Chiara Caprini

Chiara Caprini, laboratoire Astroparticule et Cosmologie (APC)

Patrick Chardon

Patrick Chardon, Laboratoire de physique de Clermont (LPC)

Pierre Cladé

Pierre Cladé, Laboratoire Kastler Brossel (LKB)

Hélène Courtois

Hélène Courtois, Institut de physique des 2 infinis de Lyon (IP2I Lyon)

Sabine Crépé-Renaudin

Sabine Crépé-Renaudin, directrice adjointe scientifique Calcul et données de l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3)

Sylvain David

Sylvain David, Laboratoire de physique des 2 infinis Irène Joliot Curie (IJCLab)

Emmanuel Dartois

Emmanuel Dartois, Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay (ISMO)

Sacha Davidson

Sacha Davidson, Laboratoire univers et particules de Montpellier (LUPM)

Mirella Del Nero

Mirella Del Nero, Institut Pluridisciplinaire Hunert Curien (IPHC)

Jean Duprat

Jean Duprat, Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC)

Josquin Errard

Josquin Errard, laboratoire Astroparticule et Cosmologie (APC)

Fanny Farget

Fanny Farget, Directrice adjointe du Grand accélérateur national d'ions lourds (GANIL)

Berrie Giebels

Berrie Giebels, directeur adjoint de l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3)

Vladimir Gligorov

Vladimir Gligorov, Laboratoire de physique nucléaire et des hautes énergies (LPNHE)

Saida Guellati

Saida Guellati, Laboratoire Kastler Brossel (LKB)

Francesca Gulminelli

Francesca Gulminelli, Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPC Caen)

Clara Hinoveanu

Clara Hinoveanu, graphiste au sein du service communication de l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3).

Sébastien Incerti

Sébastien Incerti, Directeur adjoint scientifique en charge Interdisciplinaire de l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3)

Emmanuel Jullien

Emmanuel Jullien, responsable de la communication de l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3)

Marc Knecht

Marc Knecht, Centre de physique théorique (CPT)

Anne Lepennec

Anne Lepennec, Nantes Université, ARRONAX

Pierre-Etienne Macchi

Pierre-Etienne Macchi, directeur du Centre de calcul de l'IN2P3

Silvia Niccolai

Silvia Niccolai, Laboratoire de physique des 2 infinis Irène Joliot Curie (IJCLab)

Reynald Pain

Reynald Pain, directeur de l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3)

Mathieu Perrin-Terrin

Mathieu Perrin-Terrin, Centre de physique des particules de Marseille (CPPM)

Vivian Poulin

Vivian Poulin, Laboratoire Univers et particules de Montpellier (LUPM)

Guillaume Pignol

Guillaume Pignol, Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (LPSC)

Daniel Pomarède

Daniel Pomarède, Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (IRFU)

Laurent Serin

Laurent Serin, Laboratoire de physique des 2 infinis Irène Joliot Curie (IJCLab)

Justine Serrano

Justine Serrano, Centre de physique des particules de Marseille (CPPM)

Yves Sirois

Yves Sirois, Laboratoire Leprince Ringuet (LLR)

Olivier Sorlin

Olivier Sorlin, Grand accélérateur national d'ions lourds (GANIL)

Ana Teixeira

Ana Teixeira, Laboratoire de physique de Clermont (LPC)

Laurent Vacavant

Laurent Vacavant, Directeur adjoint scientifique Particules et hadronique de l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3)

Véronique Van Elewyck

Véronique Van Elewyck, laboratoire Astroparticule et cosmologie (APC)

Patrice Verdier

Patrice Verdier, Institut de physique des 2 infinis de Lyon (IP2I Lyon)

Marco Zito

Marco Zito, Laboratoire de physique nucléaire et des hautes énergies (LPNHE)

Fabian Zomer

Fabian Zomer, Laboratoire de physique des 2 infinis Irène Joliot Curie (IJCLab)