Explorer la physique des particules

La physique des particules est née de l’idée de connaître les constituants les plus élémentaires de la matière. Dans l’Antiquité, les Grecs appelaient ces constituants atomes. Au siècle dernier, la science a révélé un monde plus profond et plus petit, appelé modèle standard de la physique des particules : 3 familles de fermions et 4 interactions fondamentales qui constituent tout ce que nous observons autour de nous. Un élément-clé du modèle standard est le boson de Higgs, qui a été observé en 2012.

Mais il y a encore des questions sans réponse au-delà du modèle standard. Celui-ci ne décrit que 5 % de l’univers connu; les autres 95 % restent à découvrir et se présentent sous la forme de ce que nous appelons matière sombre et énergie sombre. Et il reste encore des questions au sein même du modèle standard. Qu’est-ce qui explique la hiérarchie des masses entre les familles de fermions? Pourquoi, à petite échelle, la gravité est-elle si faible par comparaison avec les autres forces de la nature?

Ce sont quelques-unes des questions que les physiciens des particules étudient à l’Institut Périmètre. Leurs travaux chevauchent grandement l’astrophysique et la cosmologie. En plus d’explorer de nouvelles avenues théoriques, les chercheurs conçoivent des expériences susceptibles de jeter un éclairage nouveau sur ces questions. Ces expériences vont de la recherche de la matière sombre et de phénomènes du secteur sombre (ou secteur caché) aux collisionneurs de particules et aux laboratoires souterrains, en passant par de nouvelles techniques d’expérimentation peu encombrantes permettant de détecter de nouvelles forces et des ondes gravitationnelles.