Lorsque vous souhaitez immortaliser un moment important de votre vie, vous prenez souvent une photo. Vous pourriez vous contenter d’en noter les informations essentielles (participants, lieu et heure de la journée), mais une photo de l’évènement proprement dit sera sans doute plus évocatrice. De même, les physiciens aiment conserver une trace des collisions de particules sous la forme de ce qu’on appelle des « représentations d’évènements ». C’est toutefois un peu plus difficile à faire que de prendre une photo à l’aide d’un téléphone.

Au Grand collisionneur de hadrons (LHC), les particules sont accélérées à une vitesse proche de celle de la lumière, puis entrent en collision à l’intérieur de détecteurs situés en divers points de l’anneau, produisant ainsi encore davantage de particules. Les chercheurs utilisent des détecteurs afin de mesurer différentes propriétés de ces particules, et ainsi reconstituer la collision et identifier les nouvelles particules créées à cette occasion.

Les représentations d’évènements constituent des visualisations simplifiées des informations recueillies par ces détecteurs. Elles aident les scientifiques à mieux comprendre une collision et, en outre, elles servent à révéler d’éventuels problèmes affectant le détecteur ou le logiciel utilisé pour traiter les données. Leurs détecteurs étant très différents, chaque expérience LHC génère des représentations d’évènements qui lui sont propres, mais la plupart présentent néanmoins des caractéristiques similaires.

Dans la représentation reproduite ci-dessus, par exemple, on distingue deux lignes droites (1) correspondant aux faisceaux de particules, qui entrent en collision au point de collision (2). Les particules chargées produites par ces collisions sont soumises à des champs magnétiques dans le détecteur, qui incurvent leur trajectoire et les font s’écarter du point de collision. Ces trajectoires, reconstituées par les trajectographes internes et représentées ici par des lignes dorées (3), permettent aux physiciens de mesurer l’impulsion des particules, sachant que plus l’impulsion est faible, plus la trajectoire de la particule est incurvée.

Les petits cubes jaunes et bleu turquoise (4) représentent les relevés des calorimètres, qui mesurent l’énergie des particules qui les percutent. Les traces décelées par les trajectographes internes ainsi que ces mesures sont utilisées pour regrouper les particules en gerbes collimatées de particules, ou « jets », illustrées ici par des cônes allongés de couleur ocre foncé (5). Ces jets fournissent des informations sur le comportement des quarks et des gluons à l’intérieur des collisions de protons. L’un des calorimètres permet aussi aux scientifiques d’identifier les photons, représentés ici par des cônes violets (6).

Les représentations d’évènements montrent que les quantités colossales de données générées chaque année par les expériences du CERN ne se réduisent pas à des suites de zéros et de un : elles constituent les archives des milliards de collisions de particules qui se produisent chaque seconde dans le Grand collisionneur de hadrons. Le LHC à haute luminosité permettra d’augmenter considérablement le nombre de collisions de particules, ce qui se traduira par des représentations d’évènements encore plus étonnantes.