Les ondes gravitationnelles du Big Bang pourraient être détectées par un successeur du LHC
Ligo et Virgo détectent les ondes gravitationnelles sur Terre par leurs effets sur des faisceaux laser de photon. Les physiciens prennent de plus en plus au sérieux l'idée de détecter celles du Big Bang en mesurant leurs effets sur des faisceaux de particules de matière dans les collisionneurs géants pouvant succéder au LHC.
L'astronomie et l'astrophysique ont fait des bonds chaque fois qu'une nouvelle fenêtre observationnelle s'est ouverte, des ondes radio aux rayons gamma.
Comme les ondes électromagnétiques, les ondes gravitationnelles peuvent se retrouver dans différentes bandes spectrales de fréquence et chacune de ces bandes peut être associée à des phénomènes particuliers.
Des messagères des premiers temps du Big Bang
Mais des fréquences nettement plus basses peuvent révéler des événements survenus pendant le Big Bang, par exemple lors de la transition de phase dite électrofaible qui a permis à certaines particules, comme les quarks et les leptons, d'obtenir une masse via le boson de Brout-Englert-Higgs
Il se pourrait même que certaines de ces ondes soient bavardes sur l’écume quantique de l’espace-temps au moment de la naissance de l'Univers observable ou pour le moins lors d'une hypothétique phase d'inflation très primordiale de l'histoire du cosmos.
L'histoire de notre Univers observable a débuté il y a 13,8 milliards d'années.
Les ondes gravitationnelles, quant à elles, dilatent et compressent l'espace de sorte qu'un corps élastique comme la Terre va se comporter comme un ellipsoïde se déformant de façon oscillatoire selon ses axes.
Des ondes qui déforment les trajectoires des faisceaux de particules
Or il se trouve que depuis des décennies, il a été proposé une autre méthode ingénieuse pour détecter le passage sur Terre d'ondes gravitationnelles.
Il s'agit déjà d'instruments de grande taille et on prévoit d'ailleurs en Europe ou en Chine, dans un avenir proche, la mise en service de collisionneurs de 100 kilomètres de circonférence.
La tâche n'est pas aisée et on le comprend bien car des particules chargées dans ces paquets se repoussent, étant de même charge.
On connaît bien l'exemple de la découverte qui a été faite avec le prédécesseur du LHC, le LEP, accélérant des paquets d'électrons et de positrons.
De fait, c’était bien l’effet de la gravité de la Lune que les physiciens du Cern observaient car, et cela n'est pas très connu, il existe aussi des effets de marée terrestre dus à la déformation de la Terre qui se comporte comme un corps élastique.
Plus généralement, il existe des instabilités dans les faisceaux des collisionneurs que l'on tente de supprimer concrètement, mais qui seraient à amplifier pour détecter le passage des ondes gravitationnelles.
Le Cern "a récemment remis ces questions à l'ordre du jour dans un communiqué sur son site au sujet d'un colloque intitulé « Storage Rings and Gravitational Waves" » (SRGW2021) qui s'est tenu du 2 février au 31 mars de cette année.