Sur la voie de l'unification

Gargamelle et les courants neutres

En juillet 1973, une découverte fondamentale fut annoncée dans l'amphithéâtre principal du CERN : le groupe de l'expérience Gargamelle avait trouvé la première preuve directe des courants neutres faibles, un processus qui requiert l'existence d'une particule neutre pour véhiculer la force faible.

Cette particule, appelée boson Z, et les courants neutres associés furent prédits par la théorie électrofaible. Selon cette théorie, la force faible et la force électromagnétique sont des versions différentes de la même force. Ce fut la première grande découverte faite au CERN, et elle ouvrait une nouvelle porte à l’avenir de la physique des particules, celle de l'unification des forces.

Gargamelle est le nom du détecteur de particules qui avait été utilisé pour effectuer cette découverte sur l'accélérateur Synchrotron à protons. C'était une grande chambre à bulles, un type de détecteur de particules qui utilisait un liquide transparent sous pression pour détecter électriquement les particules chargées qui le traversaient.

Baptisé d'après le nom de la mère de Gargantua (le géant du roman de François Rabelais), Gargamelle mesurait 4 m de long, avait un diamètre de 2 m, pesait 1000 tonnes et contenait 18 tonnes de fréon liquide. Le détecteur était spécialement conçu pour détecter les neutrinos. Comme ces particules ne possèdent pas de charge et ne laissaient aucune trace dans le détecteur, il s'agissait de révéler toutes les particules chargées qui étaient mises en mouvement par les neutrinos, et donc re révéler indirectement leurs interactions. Ce fut l'une de ces interactions, dans laquelle un neutrino met un électron en mouvement, qui fournit la première observation directe d'un courant neutre faible.

Dix ans plus tard, deux expériences du CERN, UA1 et UA2, découvrirent les particules W et Z véhiculant cette interaction électrofaible, découverte couronnée du prix Nobel.