TEDxBerlin
James Beacham: How we explore unanswered questions in physics
James Beacham: Comment nous explorons les questions sans réponses en physique
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James Beacham cherche des réponses aux questions les plus importantes de la physique à l'aide de la plus grande expérience scientifique jamais organisée, le Grand collisionneur de hadrons du CERN. Dans cette conférence amusante et accessible à tous expliquant les processus de la science, il nous emmène à travers les dimensions extra-spatiales, à la recherche des particules fondamentales qu'il nous reste à découvrir (et de l'explication des mystères de la gravité) et nous raconte la volonté d'explorer encore et toujours.
James Beacham - Experimental particle physicist
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider. Full bio
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider. Full bio
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00:13
There is something about physics
0
1087
4185
Il y a quelque chose
à propos de la physique
à propos de la physique
00:17
that has been really bothering me
since I was a little kid.
since I was a little kid.
1
5296
4000
qui me dérange vraiment
depuis que je suis petit.
depuis que je suis petit.
00:23
And it's related to a question
2
11010
1809
Et cela concerne une question
00:24
that scientists have been asking
for almost 100 years,
for almost 100 years,
3
12843
3244
que les scientifiques se posent
depuis presque 100 ans,
depuis presque 100 ans,
00:28
with no answer.
4
16111
1169
en vain.
00:31
How do the smallest things in nature,
5
19108
3010
Comment les plus petites choses
de la nature,
de la nature,
00:34
the particles of the quantum world,
6
22142
2153
les particules du monde quantique,
00:36
match up with the largest
things in nature --
things in nature --
7
24319
3031
sont-elles reliées
aux plus grandes choses de la nature --
aux plus grandes choses de la nature --
00:39
planets and stars and galaxies
held together by gravity?
held together by gravity?
8
27374
3247
les planètes, les étoiles et les galaxies
retenues par la gravité ?
retenues par la gravité ?
00:43
As a kid, I would puzzle
over questions just like this.
over questions just like this.
9
31250
2773
Enfant, c'était le genre de questions
qui me perturbaient.
qui me perturbaient.
00:46
I would fiddle around
with microscopes and electromagnets,
with microscopes and electromagnets,
10
34047
2892
Je m'amusais avec des microscopes
et des électroaimants,
et des électroaimants,
je lisais sur les forces du minuscule
00:48
and I would read
about the forces of the small
about the forces of the small
11
36963
2195
et sur la mécanique quantique
00:51
and about quantum mechanics
12
39182
1334
00:52
and I would marvel at how well
that description matched up
that description matched up
13
40540
3564
et je m'émerveillais
de l'exactitude de la description
de l'exactitude de la description
00:56
to our observation.
14
44128
1170
par rapport à nos observations.
00:58
Then I would look at the stars,
15
46220
1583
Puis je regardais les étoiles,
00:59
and I would read about how well
we understand gravity,
we understand gravity,
16
47827
2524
je lisais que nous comprenions
si bien la gravité,
si bien la gravité,
01:02
and I would think surely,
there must be some elegant way
there must be some elegant way
17
50375
3350
je pensais que c'était
sûrement très élégant,
sûrement très élégant,
01:05
that these two systems match up.
18
53749
2645
la façon dont
ces deux systèmes étaient reliés.
ces deux systèmes étaient reliés.
01:09
But there's not.
19
57021
1401
Mais il n'y en a pas.
01:11
And the books would say,
20
59673
1160
Et les livres disaient
01:12
yeah, we understand a lot
about these two realms separately,
about these two realms separately,
21
60857
3183
que nous comprenions très bien
ces deux domaines séparément,
ces deux domaines séparément,
mais lorsque nous essayons
de les relier mathématiquement,
de les relier mathématiquement,
01:16
but when we try to link
them mathematically,
them mathematically,
22
64064
2610
01:18
everything breaks.
23
66698
1330
tout s'écroule.
01:20
And for 100 years,
24
68674
1310
Et pendant 100 ans,
01:22
none of our ideas as to how to solve
this basically physics disaster,
this basically physics disaster,
25
70008
5028
aucune de nos idées censées
résoudre ce désastre de la physique
résoudre ce désastre de la physique
01:27
has ever been supported by evidence.
26
75060
1814
n'a pu être appuyée par des preuves.
01:30
And to little old me --
27
78271
1654
Et pour moi, enfant --
le petit, curieux et sceptique James --
01:31
little, curious, skeptical James --
28
79949
1810
01:33
this was a supremely unsatisfying answer.
29
81783
2868
c'était une réponse extrêmement décevante.
01:38
So, I'm still a skeptical little kid.
30
86011
2233
Je suis d'ailleurs
toujours un enfant sceptique.
toujours un enfant sceptique.
01:40
Flash-forward now
to December of 2015,
to December of 2015,
31
88268
3810
Faisons un bon en avant
jusqu'en décembre 2015,
jusqu'en décembre 2015,
01:45
when I found myself smack in the middle
32
93029
2474
quand je me suis retrouvé coincé au milieu
01:47
of the physics world
being flipped on its head.
being flipped on its head.
33
95527
2940
du monde de la physique
complètement retourné.
complètement retourné.
Au CERN, on a remarqué
une chose intrigante dans nos données :
une chose intrigante dans nos données :
01:51
It all started when we at CERN
saw something intriguing in our data:
saw something intriguing in our data:
34
99999
3320
la trace d'une nouvelle particule,
01:55
a hint of a new particle,
35
103343
2274
01:57
an inkling of a possibly extraordinary
answer to this question.
answer to this question.
36
105641
4216
l'ombre d'une éventuelle
réponse extraordinaire à cette question.
réponse extraordinaire à cette question.
02:03
So I'm still a skeptical
little kid, I think,
little kid, I think,
37
111777
2127
Je suis encore un enfant sceptique,
02:05
but I'm also now a particle hunter.
38
113928
2133
mais je suis aussi
un chasseur de particules.
un chasseur de particules.
02:08
I am a physicist at CERN's
Large Hadron Collider,
Large Hadron Collider,
39
116085
3463
Je suis physicien au Grand collisionneur
de hadrons (LHC) du CERN,
de hadrons (LHC) du CERN,
02:11
the largest science
experiment ever mounted.
experiment ever mounted.
40
119572
3471
la plus grande expérience scientifique
jamais organisée.
jamais organisée.
02:15
It's a 27-kilometer tunnel
on the border of France and Switzerland
on the border of France and Switzerland
41
123877
3535
C'est un tunnel de 27 kilomètres
à la frontière franco-suisse,
à la frontière franco-suisse,
02:19
buried 100 meters underground.
42
127436
1850
creusé 100 mètres sous terre.
02:21
And in this tunnel,
43
129310
1154
Et dans ce tunnel,
02:22
we use superconducting magnets
colder than outer space
colder than outer space
44
130488
3953
on utilise des aimants supraconducteurs
plus froids que la température de l'espace
plus froids que la température de l'espace
02:26
to accelerate protons
to almost the speed of light
to almost the speed of light
45
134465
3061
pour accélérer des protons,
presque à la vitesse de la lumière
presque à la vitesse de la lumière
02:29
and slam them into each other
millions of times per second,
millions of times per second,
46
137550
3877
et les écraser les uns contre les autres
des millions de fois par seconde,
des millions de fois par seconde,
02:33
collecting the debris of these collisions
47
141451
2826
afin de recueillir
les débris de ces collisions
les débris de ces collisions
02:36
to search for new, undiscovered
fundamental particles.
fundamental particles.
48
144301
3971
pour découvrir de nouvelles
particules fondamentales.
particules fondamentales.
Sa création a demandé
des décennies de travail
des décennies de travail
02:40
Its design and construction
took decades of work
took decades of work
49
148727
2464
02:43
by thousands of physicists
from around the globe,
from around the globe,
50
151215
3032
à des centaines de physiciens
à travers le monde
à travers le monde
02:46
and in the summer of 2015,
51
154271
2541
et lors de l'été 2015,
02:48
we had been working tirelessly
to switch on the LHC
to switch on the LHC
52
156836
3424
nous avons travaillé sans relâche
afin de lancer le LHC
afin de lancer le LHC
02:52
at the highest energy that humans
have ever used in a collider experiment.
have ever used in a collider experiment.
53
160284
4467
à la plus grande énergie jamais utilisée
pour ce genre d'expérience.
pour ce genre d'expérience.
02:57
Now, higher energy is important
54
165735
2523
Une énergie plus élevée
est en fait indispensable
est en fait indispensable
car pour les particules,
il existe un équivalent
il existe un équivalent
03:00
because for particles,
there is an equivalence
there is an equivalence
55
168282
2187
03:02
between energy and particle mass,
56
170493
2201
entre l'énergie
et la masse des particules,
et la masse des particules,
03:04
and mass is just a number
put there by nature.
put there by nature.
57
172718
2461
et la masse n'est qu'un nombre
mis là par la nature.
mis là par la nature.
Pour découvrir des particules,
03:08
To discover new particles,
58
176068
1318
03:09
we need to reach these bigger numbers.
59
177410
2122
on doit atteindre ces grands nombres.
Et pour ça, il faut créer un collisionneur
plus grand et plus puissant,
plus grand et plus puissant,
03:11
And to do that, we have to build
a bigger, higher energy collider,
a bigger, higher energy collider,
60
179556
3254
03:14
and the biggest, highest
energy collider in the world
energy collider in the world
61
182834
2565
et le plus grand, plus puissant
collisionneur au monde
collisionneur au monde
03:17
is the Large Hadron Collider.
62
185423
1466
est le Grand collisionneur de hadrons.
03:20
And then, we collide protons
quadrillions of times,
quadrillions of times,
63
188271
4899
Ensuite, nous réalisons des collisions
de protons des quadrillons de fois,
de protons des quadrillons de fois,
03:25
and we collect this data very slowly,
over months and months.
over months and months.
64
193194
4284
nous rassemblons ces données très
lentement, au fur et à mesure des mois.
lentement, au fur et à mesure des mois.
03:30
And then new particles might show up
in our data as bumps --
in our data as bumps --
65
198813
4335
Les nouvelles particules pourraient
y apparaître comme des disparités,
y apparaître comme des disparités,
03:35
slight deviations from what you expect,
66
203172
2445
de légers écarts par rapport
à ce qu'on attendait,
à ce qu'on attendait,
03:37
little clusters of data points
that make a smooth line not so smooth.
that make a smooth line not so smooth.
67
205641
3967
de petits amas de points qui rendent
une ligne fluide un peu moins fluide.
une ligne fluide un peu moins fluide.
03:42
For example, this bump,
68
210379
1721
Par exemple, cette disparité,
03:45
after months of data-taking in 2012,
69
213010
2533
après des mois de collecte
de données en 2012,
de données en 2012,
a révélé l'existence
de la particule de Higgs --
de la particule de Higgs --
03:47
led to the discovery
of the Higgs particle --
of the Higgs particle --
70
215567
2129
03:49
the Higgs boson --
71
217720
1205
le boson de Higgs --
03:50
and to a Nobel Prize
for the confirmation of its existence.
for the confirmation of its existence.
72
218949
3365
et a mené à un prix Nobel
pour la confirmation de son existence.
pour la confirmation de son existence.
03:55
This jump up in energy in 2015
73
223972
3558
Ce pic dans le domaine
de l'énergie en 2015
de l'énergie en 2015
04:00
represented the best chance
that we as a species had ever had
that we as a species had ever had
74
228628
3292
était la meilleure chance
que nous avions, en tant qu'espèce,
que nous avions, en tant qu'espèce,
04:03
of discovering new particles --
75
231944
1477
de découvrir des particules --
04:05
new answers to these
long-standing questions,
long-standing questions,
76
233445
2112
des réponses à ces éternelles questions,
04:07
because it was almost
twice as much energy as we used
twice as much energy as we used
77
235581
3097
car c'était presque le double de l'énergie
que nous avons utilisée
que nous avons utilisée
pour la découverte du boson de Higgs.
04:10
when we discovered the Higgs boson.
78
238702
1922
04:12
Many of my colleagues had been working
their entire careers for this moment,
their entire careers for this moment,
79
240648
3741
Beaucoup de mes collègues ont travaillé
toute leur carrière pour ce moment
toute leur carrière pour ce moment
et honnêtement,
pour le jeune moi si curieux,
pour le jeune moi si curieux,
04:16
and frankly, to little curious me,
80
244413
2076
04:18
this was the moment
I'd been waiting for my entire life.
I'd been waiting for my entire life.
81
246513
2910
c'était le moment
que j'avais attendu toute ma vie.
que j'avais attendu toute ma vie.
04:21
So 2015 was go time.
82
249447
1731
2015 était un grand moment.
04:24
So June 2015,
83
252654
2210
Et donc en juin 2015,
04:27
the LHC is switched back on.
84
255722
2659
le LHC a été rallumé.
Nous avons retenu notre souffle
et rongé nos ongles
et rongé nos ongles
04:31
My colleagues and I held our breath
and bit our fingernails,
and bit our fingernails,
85
259040
2877
04:33
and then finally we saw
the first proton collisions
the first proton collisions
86
261941
2511
et enfin assisté
à la première collision de protons
à la première collision de protons
04:36
at this highest energy ever.
87
264476
1956
à l'énergie la plus haute jamais utilisée.
04:38
Applause, champagne, celebration.
88
266456
2076
Applaudissements, champagne, célébration.
04:40
This was a milestone for science,
89
268556
3596
C'était un tournant pour la science,
04:44
and we had no idea what we would find
in this brand-new data.
in this brand-new data.
90
272176
4622
nous n'avions aucune idée
de ce qu'on trouverait
dans ces nouvelles données.
dans ces nouvelles données.
04:51
And then a few weeks later,
we found a bump.
we found a bump.
91
279990
2178
Quelques semaines après,
on a trouvé une disparité.
on a trouvé une disparité.
04:56
It wasn't a very big bump,
92
284192
1676
Ce n'était pas une grosse disparité,
04:58
but it was big enough to make
you raise your eyebrow.
you raise your eyebrow.
93
286952
2512
mais c'était assez gros
pour nous faire sourciller.
pour nous faire sourciller.
Sur l'échelle de 1 à 10
du haussement de sourcils,
du haussement de sourcils,
05:01
But on a scale of one to 10
for eyebrow raises,
for eyebrow raises,
94
289488
2251
05:03
if 10 indicates that you've
discovered a new particle,
discovered a new particle,
95
291763
2610
si 10 indique la découverte
d'une nouvelle particule,
d'une nouvelle particule,
05:06
this eyebrow raise is about a four.
96
294397
1727
c'était un quatre.
05:08
(Laughter)
97
296148
1150
(Rires)
05:10
I spent hours, days, weeks
in secret meetings,
in secret meetings,
98
298432
5211
J'ai passé des heures, des jours,
des semaines à des réunions secrètes,
des semaines à des réunions secrètes,
débattant avec mes collègues
sur cette disparité,
sur cette disparité,
05:15
arguing with my colleagues
over this little bump,
over this little bump,
99
303667
2360
05:18
poking and prodding it with our most
ruthless experimental sticks
ruthless experimental sticks
100
306051
3236
la manipulant sans pitié
avec ce qui nous passait par la tête
avec ce qui nous passait par la tête
05:21
to see if it would withstand scrutiny.
101
309311
1977
pour voir si elle supporterait
d'être observée.
d'être observée.
05:23
But even after months
of working feverishly --
of working feverishly --
102
311988
3461
Mais après des mois de travail acharné --
05:27
sleeping in our offices
and not going home,
and not going home,
103
315473
2432
à dormir dans nos bureaux
sans rentrer à la maison,
sans rentrer à la maison,
05:29
candy bars for dinner,
104
317929
2077
des barres chocolatées en guise de dîner,
05:32
coffee by the bucketful --
105
320030
1570
du café par litres entiers --
05:33
physicists are machines
for turning coffee into diagrams --
for turning coffee into diagrams --
106
321624
4243
les physiciens sont des machines
qui transforment le café en diagrammes --
qui transforment le café en diagrammes --
05:37
(Laughter)
107
325891
1399
(Rires)
05:39
This little bump would not go away.
108
327314
2536
Cette petite disparité ne s'en allait pas.
05:42
So after a few months,
109
330704
2138
Après quelques mois,
05:44
we presented our little bump to the world
with a very clear message:
with a very clear message:
110
332866
3710
nous avons montré cette petite disparité
au monde avec un message très clair :
au monde avec un message très clair :
cette petite disparité
est intéressante, mais pas définitive,
est intéressante, mais pas définitive,
05:49
this little bump is interesting
but it's not definitive,
but it's not definitive,
111
337457
2711
05:52
so let's keep an eye on it
as we take more data.
as we take more data.
112
340192
3329
donc surveillons-la
et récupérons plus de données.
et récupérons plus de données.
05:55
So we were trying to be
extremely cool about it.
extremely cool about it.
113
343872
2291
Nous avons essayé
d'être très décontractés à ce sujet.
d'être très décontractés à ce sujet.
05:59
And the world ran with it anyway.
114
347463
2188
Et le monde entier
s'est quand même enthousiasmé.
s'est quand même enthousiasmé.
06:02
The news loved it.
115
350383
1632
Les journaux nous adoraient.
06:04
People said it reminded
them of the little bump
them of the little bump
116
352735
2555
Les gens nous ont dit
que ça leur rappelait la disparité
que ça leur rappelait la disparité
06:07
that was shown on the way
toward the Higgs boson discovery.
toward the Higgs boson discovery.
117
355314
3423
qui avait mené à la découverte
du boson de Higgs.
du boson de Higgs.
06:10
Better than that,
my theorist colleagues --
my theorist colleagues --
118
358761
3128
Mieux que ça, mes collègues théoriciens --
06:14
I love my theorist colleagues --
119
362548
2317
j'adore mes collègues théoriciens --
06:16
my theorist colleagues wrote
500 papers about this little bump.
500 papers about this little bump.
120
364889
3612
mes collègues théoriciens ont écrit
500 articles sur cette petite disparité.
500 articles sur cette petite disparité.
06:20
(Laughter)
121
368525
1455
(Rires)
06:22
The world of particle physics
had been flipped on its head.
had been flipped on its head.
122
370574
3966
Le monde de la physique des particules
avait été complètement retourné.
avait été complètement retourné.
06:27
But what was it about this particular bump
123
375745
4242
Mais qu'est-ce qui faisait
que cette petite disparité
que cette petite disparité
06:32
that caused thousands of physicists
to collectively lose their cool?
to collectively lose their cool?
124
380011
4090
avait réussi à enthousiasmer
des centaines de physiciens ?
des centaines de physiciens ?
06:37
This little bump was unique.
125
385596
1436
Cette petite disparité était unique.
06:40
This little bump indicated
126
388198
1369
Cette disparité indiquait
que nous observions un nombre
étonnamment grand de collisions
étonnamment grand de collisions
06:41
that we were seeing an unexpectedly
large number of collisions
large number of collisions
127
389591
3022
06:44
whose debris consisted
of only two photons,
of only two photons,
128
392637
3331
dont les débris étaient composés
de seulement deux photons,
de seulement deux photons,
06:47
two particles of light.
129
395992
1244
deux particules de lumière.
06:49
And that's rare.
130
397260
1237
Et c'est rare.
Une collision ne ressemble pas
à un accident de voiture.
à un accident de voiture.
06:51
Particle collisions are not
like automobile collisions.
like automobile collisions.
131
399069
2620
Elle répond à d'autres règles.
06:53
They have different rules.
132
401713
1519
Si celle-ci se fait
presque à la vitesse de la lumière,
presque à la vitesse de la lumière,
06:55
When two particles collide
at almost the speed of light,
at almost the speed of light,
133
403256
2650
06:57
the quantum world takes over.
134
405930
1421
c'est dans le monde quantique.
06:59
And in the quantum world,
135
407375
1260
Dans ce monde quantique,
07:00
these two particles
can briefly create a new particle
can briefly create a new particle
136
408659
3193
les deux particules peuvent brièvement
créer une nouvelle particule
créer une nouvelle particule
07:03
that lives for a tiny fraction of a second
137
411876
2780
qui vit pendant une fraction de seconde
puis explose en d'autres particules
repérées par notre détecteur.
repérées par notre détecteur.
07:06
before splitting into other particles
that hit our detector.
that hit our detector.
138
414680
2881
07:09
Imagine a car collision
where the two cars vanish upon impact,
where the two cars vanish upon impact,
139
417585
3405
Imaginez un accident où les deux voitures
disparaissent sous l'impact,
disparaissent sous l'impact,
07:13
a bicycle appears in their place --
140
421014
2269
une bicyclette apparaît à la place --
07:15
(Laughter)
141
423307
1071
(Rires)
07:16
And then that bicycle explodes
into two skateboards,
into two skateboards,
142
424402
2461
et puis cette bicyclette
éclate en deux skateboards,
éclate en deux skateboards,
07:18
which hit our detector.
143
426887
1181
qui frappent notre détecteur.
07:20
(Laughter)
144
428092
1379
(Rires)
07:21
Hopefully, not literally.
145
429495
1953
Heureusement, pas littéralement.
07:23
They're very expensive.
146
431472
1342
Ils coûtent très cher.
07:26
Events where only two photons
hit out detector are very rare.
hit out detector are very rare.
147
434191
3748
Les moments où deux photons atteignent
notre détecteur sont très rares.
notre détecteur sont très rares.
07:29
And because of the special
quantum properties of photons,
quantum properties of photons,
148
437963
3722
Et à cause des propriétés
quantiques des photons,
quantiques des photons,
07:33
there's a very small number
of possible new particles --
of possible new particles --
149
441709
3788
il existe un nombre très petit
de nouvelles particules possibles --
de nouvelles particules possibles --
07:37
these mythical bicycles --
150
445521
1497
ces bicyclettes mythiques --
07:39
that can give birth to only two photons.
151
447042
2243
qui peuvent donner naissance
à seulement deux photons.
à seulement deux photons.
07:41
But one of these options is huge,
152
449812
2836
Mais une de ces options est immense
07:44
and it has to do with
that long-standing question
that long-standing question
153
452672
2836
et concerne cette éternelle question
07:47
that bothered me as a tiny little kid,
154
455532
2522
qui me dérangeait quand j'étais petit,
07:50
about gravity.
155
458078
1360
à propos de la gravité.
07:53
Gravity may seem super strong to you,
156
461946
2672
La gravité vous semble plutôt forte,
07:56
but it's actually crazily weak
compared to the other forces of nature.
compared to the other forces of nature.
157
464642
4100
mais elle est en réalité très faible
comparée à d'autres forces de la nature.
comparée à d'autres forces de la nature.
08:00
I can briefly beat gravity when I jump,
158
468766
2631
Je peux brièvement
vaincre la gravité en sautant,
vaincre la gravité en sautant,
08:04
but I can't pick a proton out of my hand.
159
472390
2843
mais je ne peux pas attraper
un des photons de ma main.
un des photons de ma main.
08:08
The strength of gravity compared
to the other forces of nature?
to the other forces of nature?
160
476463
3216
La force de la gravité comparée
aux autres forces de la nature ?
aux autres forces de la nature ?
08:12
It's 10 to the minus 39.
161
480480
2190
C'est 10 puissance moins 39.
08:14
That's a decimal with 39 zeros after it.
162
482694
2537
C'est une décimale avec 39 zéros derrière.
08:17
Worse than that,
163
485255
1157
Pire que ça,
toutes les autres forces de la nature
sont très bien décrites
sont très bien décrites
08:18
all of the other known forces of nature
are perfectly described
are perfectly described
164
486436
3027
par ce que nous appelons
le modèle standard,
le modèle standard,
08:21
by this thing we call the Standard Model,
165
489487
2037
notre meilleure description actuelle
de la nature à sa plus petite échelle
de la nature à sa plus petite échelle
08:23
which is our current best description
of nature at its smallest scales,
of nature at its smallest scales,
166
491548
3435
08:27
and quite frankly,
167
495007
1156
et franchement,
08:28
one of the most successful
achievements of humankind --
achievements of humankind --
168
496187
4177
une des plus grandes réussites
de l'humanité --
de l'humanité --
08:32
except for gravity, which is absent
from the Standard Model.
from the Standard Model.
169
500388
4012
à l'exception de la gravité,
qui est absente du modèle standard.
qui est absente du modèle standard.
08:36
It's crazy.
170
504424
1150
C'est dingue.
08:38
It's almost as though most
of gravity has gone missing.
of gravity has gone missing.
171
506046
3100
C'est presque comme si
la majorité de la gravité avait disparu.
la majorité de la gravité avait disparu.
08:42
We feel a little bit of it,
172
510394
1667
On en ressent une petite partie,
08:44
but where's the rest of it?
173
512085
1676
mais qu'en est-il du reste ?
08:45
No one knows.
174
513785
1282
Personne ne le sait.
08:48
But one theoretical explanation
proposes a wild solution.
proposes a wild solution.
175
516003
4403
Mais une explication théorique
propose une solution folle.
propose une solution folle.
08:54
You and I --
176
522120
1339
Vous et moi --
08:55
even you in the back --
177
523483
1578
même vous, au fond --
08:57
we live in three dimensions of space.
178
525085
2145
nous vivons dans
trois dimensions de l'espace.
trois dimensions de l'espace.
08:59
I hope that's a
non-controversial statement.
non-controversial statement.
179
527254
2557
J'espère que c'est une déclaration
admise par tous.
admise par tous.
09:01
(Laughter)
180
529835
1829
(Rires)
09:03
All of the known particles also live
in three dimensions of space.
in three dimensions of space.
181
531688
3438
Toutes les particules connues
existent aussi dans trois dimensions.
existent aussi dans trois dimensions.
09:07
In fact, a particle is just another name
182
535150
2190
En fait, une particule
est juste un autre nom
est juste un autre nom
09:09
for an excitation
in a three-dimensional field;
in a three-dimensional field;
183
537364
3009
pour une excitation
dans un champ tridimensionnel ;
dans un champ tridimensionnel ;
09:12
a localized wobbling in space.
184
540397
1920
une oscillation dans l'espace.
Et surtout, toutes les mathématiques
que nous utilisons pour décrire tout ça
que nous utilisons pour décrire tout ça
09:15
More importantly, all the math
that we use to describe all this stuff
that we use to describe all this stuff
185
543288
3529
09:18
assumes that there are only
three dimensions of space.
three dimensions of space.
186
546841
3073
présument qu'il n'y a
que trois dimensions dans l'espace.
que trois dimensions dans l'espace.
Mais on peut jouer avec les maths
comme on veut, car ce sont les nôtres.
comme on veut, car ce sont les nôtres.
09:21
But math is math, and we can play
around with our math however we want.
around with our math however we want.
187
549938
3381
Et on joue avec des dimensions
supplémentaires dans l'espace
supplémentaires dans l'espace
09:25
And people have been playing around
with extra dimensions of space
with extra dimensions of space
188
553343
3166
depuis longtemps,
09:28
for a very long time,
189
556533
1155
mais c'est toujours resté
un concept mathématique abstrait.
un concept mathématique abstrait.
09:29
but it's always been an abstract
mathematical concept.
mathematical concept.
190
557712
2585
09:32
I mean, just look around you --
you at the back, look around --
you at the back, look around --
191
560321
3172
Je veux dire, regardez autour de vous --
vous aussi, au fond --
vous aussi, au fond --
09:35
there's clearly only
three dimensions of space.
three dimensions of space.
192
563517
2281
il n'y a clairement
que trois dimensions dans l'espace.
que trois dimensions dans l'espace.
09:38
But what if that's not true?
193
566954
1559
Mais si ce n'était pas vrai ?
09:42
What if the missing gravity is leaking
into an extra-spatial dimension
into an extra-spatial dimension
194
570109
6255
Et si la gravité manquante disparaissait
dans une dimension extra-spatiale
dans une dimension extra-spatiale
09:48
that's invisible to you and I?
195
576388
1956
qui nous était invisible ?
09:51
What if gravity is just as strong
as the other forces
as the other forces
196
579355
3094
Et si la gravité était aussi forte
que les autres forces
que les autres forces
09:54
if you were to view it in this
extra-spatial dimension,
extra-spatial dimension,
197
582473
3141
si on la regardait
dans cette dimension extra-spatiale ?
dans cette dimension extra-spatiale ?
09:57
and what you and I experience
is a tiny slice of gravity
is a tiny slice of gravity
198
585638
2900
Et si nous ne ressentions
qu'une infime partie de la gravité
qu'une infime partie de la gravité
10:00
make it seem very weak?
199
588562
1897
et que c'était pour ça
qu'elle était si faible ?
qu'elle était si faible ?
10:04
If this were true,
200
592158
1175
Si c'était vrai,
on devrait élargir
notre modèle standard de particules
notre modèle standard de particules
10:05
we would have to expand
our Standard Model of particles
our Standard Model of particles
201
593357
2748
10:08
to include an extra particle,
a hyperdimensional particle of gravity,
a hyperdimensional particle of gravity,
202
596129
4086
pour y inclure une nouvelle particule,
une particule de gravité
hyper-dimensionnelle,
hyper-dimensionnelle,
10:12
a special graviton that lives
in extra-spatial dimensions.
in extra-spatial dimensions.
203
600239
2995
un graviton qui existerait
dans une dimension extra-spatiale.
dans une dimension extra-spatiale.
Si vous pouviez voir vos têtes.
10:15
I see the looks on your faces.
204
603258
1465
10:16
You should be asking me the question,
205
604747
1819
Vous devriez me poser la question :
10:18
"How in the world are we going to test
this crazy, science fiction idea,
this crazy, science fiction idea,
206
606590
3644
« Comment pouvons tester
cette folle idée de science-fiction,
cette folle idée de science-fiction,
10:22
stuck as we are in three dimensions?"
207
610258
2491
puisque nous sommes coincés
dans trois dimensions ? »
dans trois dimensions ? »
10:24
The way we always do,
208
612773
1282
De la manière habituelle,
10:26
by slamming together two protons --
209
614079
2139
en télescopant deux protons --
10:28
(Laughter)
210
616242
1152
(Rires)
10:29
Hard enough that
the collision reverberates
the collision reverberates
211
617418
2564
assez fort pour que
la collision se réverbère
la collision se réverbère
10:32
into any extra-spatial dimensions
that might be there,
that might be there,
212
620006
2691
dans une dimension extra-spatiale
qui pourrait être là,
qui pourrait être là,
10:34
momentarily creating
this hyperdimensional graviton
this hyperdimensional graviton
213
622721
2599
créant temporairement
ce graviton hyper-dimensionnel
ce graviton hyper-dimensionnel
10:37
that then snaps back
into the three dimensions of the LHC
into the three dimensions of the LHC
214
625344
4380
avant de revenir
dans les trois dimensions du LHC
dans les trois dimensions du LHC
10:41
and spits off two photons,
215
629748
1822
et de se séparer en deux photons,
10:44
two particles of light.
216
632278
1338
deux particules de lumière.
10:47
And this hypothetical,
extra-dimensional graviton
extra-dimensional graviton
217
635417
2910
Cet hypothétique graviton
extra-dimensionnel
extra-dimensionnel
est une des seules nouvelles particules
possibles et hypothétiques
possibles et hypothétiques
10:50
is one of the only possible,
hypothetical new particles
hypothetical new particles
218
638351
3707
qui possèdent ces propriétés quantiques
10:54
that has the special quantum properties
219
642082
2135
10:56
that could give birth to our little,
two-photon bump.
two-photon bump.
220
644241
4236
et qui pourraient donner naissance
à notre petite disparité à deux photons.
à notre petite disparité à deux photons.
11:02
So, the possibility of explaining
the mysteries of gravity
the mysteries of gravity
221
650000
5820
La possibilité d'expliquer
les mystères de la gravité
les mystères de la gravité
11:07
and of discovering extra
dimensions of space --
dimensions of space --
222
655844
3498
et de découvrir
des dimensions supplémentaires --
des dimensions supplémentaires --
vous comprenez mieux maintenant
11:11
perhaps now you get a sense
223
659366
1592
11:12
as to why thousands of physics geeks
collectively lost their cool
collectively lost their cool
224
660982
4124
pourquoi des centaines de geeks physiciens
ont tous perdu leur sang-froid
ont tous perdu leur sang-froid
juste pour cette disparité
à deux photons.
à deux photons.
11:17
over our little, two-photon bump.
225
665130
1882
11:19
A discovery of this type
would rewrite the textbooks.
would rewrite the textbooks.
226
667036
2900
Une découverte de ce type pourrait
changer les manuels scolaires.
changer les manuels scolaires.
11:22
But remember,
227
670739
1152
Mais souvenez-vous,
notre avis, celui des expérimentateurs,
11:23
the message from us experimentalists
228
671915
1724
11:25
that actually were doing
this work at the time,
this work at the time,
229
673663
2239
qui travaillions là-dessus était clair :
il faut plus de données.
11:27
was very clear:
230
675926
1154
11:29
we need more data.
231
677104
1174
11:30
With more data,
232
678302
1519
Avec plus de données,
11:31
the little bump will either turn into
a nice, crisp Nobel Prize --
a nice, crisp Nobel Prize --
233
679845
4024
cette petite disparité
se transformera en joli Prix Nobel --
se transformera en joli Prix Nobel --
11:35
(Laughter)
234
683893
1760
(Rires)
11:37
Or the extra data will fill in
the space around the bump
the space around the bump
235
685677
2964
ou les nouvelles données se placeront
autour de cette disparité
autour de cette disparité
11:40
and turn it into a nice, smooth line.
236
688665
1866
et la transformeront
en jolie ligne fluide.
en jolie ligne fluide.
On a pris plus de données
11:43
So we took more data,
237
691515
1218
11:44
and with five times the data,
several months later,
several months later,
238
692757
2577
et avec cinq fois plus de données,
quelques mois après,
quelques mois après,
11:47
our little bump
239
695358
1690
notre petite disparité
11:49
turned into a smooth line.
240
697072
2348
s'est transformé en ligne fluide.
11:55
The news reported on a "huge
disappointment," on "faded hopes,"
disappointment," on "faded hopes,"
241
703217
3484
Les journaux ont décrit « l'énorme
déception », les « espoirs évanouis »
déception », les « espoirs évanouis »
11:58
and on particle physicists "being sad."
242
706725
2510
et les « tristes »
physiciens des particules.
physiciens des particules.
12:01
Given the tone of the coverage,
243
709259
1811
À en croire le ton des articles,
12:03
you'd think that we had decided
to shut down the LHC and go home.
to shut down the LHC and go home.
244
711094
3488
on avait décidé d'éteindre le LHC
et de rentrer à la maison.
et de rentrer à la maison.
12:06
(Laughter)
245
714606
1150
(Rires)
12:08
But that's not what we did.
246
716628
1603
Mais ce n'est pas ce que nous avons fait.
12:13
But why not?
247
721057
2014
Et pourquoi ?
12:16
I mean, if I didn't discover
a particle -- and I didn't --
a particle -- and I didn't --
248
724475
2845
Si je n'ai pas découvert
de particule -- ce qui est le cas --
de particule -- ce qui est le cas --
12:20
if I didn't discover a particle,
why am I here talking to you?
why am I here talking to you?
249
728209
3029
si je n'en ai pas découvert,
pourquoi je vous parle à présent ?
pourquoi je vous parle à présent ?
12:23
Why didn't I just hang my head in shame
250
731262
2437
Pourquoi je n'ai pas juste
baissé la tête, honteux,
baissé la tête, honteux,
avant de rentrer chez moi ?
12:25
and go home?
251
733723
1224
12:31
Particle physicists are explorers.
252
739169
3351
Les physiciens des particules
sont des explorateurs.
sont des explorateurs.
12:35
And very much of what we do
is cartography.
is cartography.
253
743421
2952
Et la majorité de ce que nous faisons
est de la cartographie.
est de la cartographie.
12:39
Let me put it this way: forget
about the LHC for a second.
about the LHC for a second.
254
747468
2852
Voyons ça comme ça :
oubliez le LHC pendant une seconde.
oubliez le LHC pendant une seconde.
Imaginez que vous êtes un explorateur
12:42
Imagine you are a space explorer
arriving at a distant planet,
arriving at a distant planet,
255
750344
3382
arrivant sur une planète lointaine,
12:45
searching for aliens.
256
753750
1325
à la recherche d'aliens.
12:47
What is your first task?
257
755099
1522
Quelle est votre première tâche ?
12:49
To immediately orbit the planet,
land, take a quick look around
land, take a quick look around
258
757931
3076
Tourner autour de la planète,
atterrir, observer les alentours
atterrir, observer les alentours
12:53
for any big, obvious signs of life,
259
761031
1886
pour chercher des signes de vie évidents
12:54
and report back to home base.
260
762941
1819
et retourner à la base principale.
12:56
That's the stage we're at now.
261
764784
1624
C'est l'étape où nous sommes actuellement.
Nous commençons à observer le LHC
12:59
We took a first look at the LHC
262
767269
1487
pour chercher de nouvelles
particules en évidence
particules en évidence
13:00
for any new, big,
obvious-to-spot particles,
obvious-to-spot particles,
263
768780
2284
13:03
and we can report that there are none.
264
771088
1950
et nous pouvons dire qu'il n'y en a pas.
On a vu au loin cet étrange
alien sur une montagne,
alien sur une montagne,
13:05
We saw a weird-looking alien bump
on a distant mountain,
on a distant mountain,
265
773631
2673
mais quand on s'est rapprochés,
c'était un rocher.
c'était un rocher.
13:08
but once we got closer,
we saw it was a rock.
we saw it was a rock.
266
776328
2170
Qu'est-ce qu'on fait ensuite ?
On abandonne et s'en va ?
On abandonne et s'en va ?
13:10
But then what do we do?
Do we just give up and fly away?
Do we just give up and fly away?
267
778816
2640
13:13
Absolutely not;
268
781480
1287
Pas du tout.
13:14
we would be terrible scientists if we did.
269
782791
2305
On serait des scientifiques vraiment nuls.
13:17
No, we spend the next couple
of decades exploring,
of decades exploring,
270
785120
3613
Non, on passe les quelques
prochaines décennies à explorer,
prochaines décennies à explorer,
13:20
mapping out the territory,
271
788757
1480
à cartographier le territoire,
à fouiner dans le sable
avec un outil de précision,
avec un outil de précision,
13:22
sifting through the sand
with a fine instrument,
with a fine instrument,
272
790261
2365
13:24
peeking under every stone,
273
792650
1458
à regarder sous chaque pierre,
13:26
drilling under the surface.
274
794132
1554
à creuser sous la surface.
13:28
New particles can either
show up immediately
show up immediately
275
796106
2593
Les particules peuvent
autant apparaître aussitôt,
autant apparaître aussitôt,
13:30
as big, obvious-to-spot bumps,
276
798723
2133
comme des disparités en évidence,
13:32
or they can only reveal themselves
after years of data taking.
after years of data taking.
277
800880
3941
qu'elles peuvent apparaître
après des années de collecte de données.
après des années de collecte de données.
L'humanité vient juste de commencer
son exploration au LHC
son exploration au LHC
13:38
Humanity has just begun its exploration
at the LHC at this big high energy,
at the LHC at this big high energy,
278
806103
4410
à cette si haute énergie
13:42
and we have much searching to do.
279
810537
1791
et nous avons des recherches à faire.
13:44
But what if, even after 10 or 20 years,
we still find no new particles?
we still find no new particles?
280
812352
5825
Mais que se passera-t-il
dans 10 ou 20 ans,
dans 10 ou 20 ans,
si on ne trouve toujours pas
de nouvelles particules ?
de nouvelles particules ?
On construira une plus grosse machine.
13:51
We build a bigger machine.
281
819053
1695
13:52
(Laughter)
282
820772
1574
(Rires)
13:54
We search at higher energies.
283
822370
1690
On recherche à une plus haute énergie.
13:56
We search at higher energies.
284
824476
1570
On recherche à une plus haute énergie.
13:58
Planning is already underway
for a 100-kilometer tunnel
for a 100-kilometer tunnel
285
826946
3053
On planifie déjà
un tunnel de 100 kilomètres
un tunnel de 100 kilomètres
où l'énergie d'une collision
serait dix fois grande qu'au LHC.
serait dix fois grande qu'au LHC.
14:02
that will collide particles
at 10 times the energy of the LHC.
at 10 times the energy of the LHC.
286
830612
2976
14:05
We don't decide where
nature places new particles.
nature places new particles.
287
833612
2337
On ne décide pas où se trouvent
les nouvelles particules.
les nouvelles particules.
On décide de continuer à explorer.
14:08
We only decide to keep exploring.
288
836366
1646
14:10
But what if, even after
a 100-kilometer tunnel
a 100-kilometer tunnel
289
838036
2558
Et si même avec un tunnel
de 100 kilomètres
de 100 kilomètres
14:12
or a 500-kilometer tunnel
290
840618
1860
ou un tunnel de 500 kilomètres
14:14
or a 10,000-kilometer
collider floating in space
collider floating in space
291
842502
2841
ou un collisionneur de 10 000 km
flottant dans l'espace
flottant dans l'espace
14:17
between the Earth and the Moon,
292
845367
1578
entre la Terre et la Lune,
14:18
we still find no new particles?
293
846969
3062
on ne trouvait aucune particule ?
Alors là, il faudrait revoir
notre physique des particules.
notre physique des particules.
14:23
Then perhaps we're doing
particle physics wrong.
particle physics wrong.
294
851597
2694
14:26
(Laughter)
295
854315
1791
(Rires)
Peut-être que nous devons
repenser les choses.
repenser les choses.
14:28
Perhaps we need to rethink things.
296
856130
1957
14:31
Maybe we need more resources,
technology, expertise
technology, expertise
297
859127
3262
Que nous avons besoin de plus
de ressources, technologies, expertises
de ressources, technologies, expertises
14:34
than what we currently have.
298
862413
1508
que ce que l'on a maintenant.
On utilise déjà
l'intelligence artificielle
l'intelligence artificielle
14:36
We already use artificial intelligence
and machine learning techniques
and machine learning techniques
299
864610
3341
et l'apprentissage automatique
14:39
in parts of the LHC,
300
867975
1153
dans le LHC ;
14:41
but imagine designing
a particle physics experiment
a particle physics experiment
301
869152
2406
imaginez une expérience
de physique des particules
de physique des particules
utilisant des algorithmes si avancés
14:43
using such sophisticated algorithms
302
871582
1669
qu'elle s'apprendrait à trouver
des gravitons hyper-dimensionnels.
des gravitons hyper-dimensionnels.
14:45
that it could teach itself to discover
a hyperdimensional graviton.
a hyperdimensional graviton.
303
873275
3168
14:48
But what if?
304
876467
1157
Et si...
14:49
What if the ultimate question:
305
877648
1445
l'ultime question :
14:51
What if even artificial intelligence
can't help us answer our questions?
can't help us answer our questions?
306
879117
3473
Et si même l'intelligence artificielle
ne répondait pas à nos questions ?
ne répondait pas à nos questions ?
Et si ces questions posées
depuis tant d'années
depuis tant d'années
14:54
What if these open questions,
for centuries,
for centuries,
307
882614
2111
14:56
are destined to be unanswered
for the foreseeable future?
for the foreseeable future?
308
884749
2669
étaient destinées à rester
sans réponse dans le futur ?
sans réponse dans le futur ?
14:59
What if the stuff that's bothered me
since I was a little kid
since I was a little kid
309
887442
2929
Et si ce qui me dérangeait
quand j'étais enfant
quand j'étais enfant
15:02
is destined to be unanswered
in my lifetime?
in my lifetime?
310
890395
2523
était destiné à rester sans réponse
pour mon existence entière ?
pour mon existence entière ?
15:06
Then that ...
311
894395
1156
Alors, ça sera....
15:08
will be even more fascinating.
312
896282
2094
encore plus fascinant.
15:12
We will be forced to think
in completely new ways.
in completely new ways.
313
900144
3225
On serait obligés de penser
de manières complètement différentes.
de manières complètement différentes.
15:16
We'll have to go back to our assumptions,
314
904361
2058
On serait obligés
de revoir nos suppositions
de revoir nos suppositions
15:18
and determine if there was
a flaw somewhere.
a flaw somewhere.
315
906443
2339
pour voir si elles
ne contiennent pas d'erreurs.
ne contiennent pas d'erreurs.
Il faut encourager plus de monde
à nous rejoindre pour étudier la science
à nous rejoindre pour étudier la science
15:21
And we'll need to encourage more people
to join us in studying science
to join us in studying science
316
909401
3395
car nous avons besoin de nouveaux regards
sur ces problèmes anciens.
sur ces problèmes anciens.
15:24
since we need fresh eyes
on these century-old problems.
on these century-old problems.
317
912820
3062
15:27
I don't have the answers,
and I'm still searching for them.
and I'm still searching for them.
318
915906
3134
Je n'ai pas les réponses
et je les cherche encore.
et je les cherche encore.
15:31
But someone -- maybe
she's in school right now,
she's in school right now,
319
919064
2329
Mais quelqu'un --
peut-être à l'école en ce moment,
peut-être à l'école en ce moment,
15:33
maybe she's not even born yet --
320
921417
1684
peut-être pas encore né --
pourrait nous faire voir la physique
d'une façon vraiment nouvelle,
d'une façon vraiment nouvelle,
15:35
could eventually guide us to see physics
in a completely new way,
in a completely new way,
321
923783
3133
15:38
and to point out that perhaps
we're just asking the wrong questions.
we're just asking the wrong questions.
322
926940
4268
et nous montrer qu'on pose simplement
les mauvaises questions.
les mauvaises questions.
15:44
Which would not be the end of physics,
323
932112
2410
Ce ne sera pas la fin de la physique,
15:46
but a novel beginning.
324
934546
1406
mais un nouveau départ.
15:49
Thank you.
325
937204
1150
Merci.
15:50
(Applause)
326
938378
2541
(Applaudissements)
ABOUT THE SPEAKER
James Beacham - Experimental particle physicistJames Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider.
Why you should listen
As part of the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider, one of the teams that discovered the Higgs boson in 2012, James Beacham is on the hunt for evidence of new particles -- dark photons, gravitons, dark matter and exotic Higgs bosons among them.
Previously, Beacham was part of a small team of researchers who, in 2009, searched for the Higgs boson in an unlikely place: data taken by the ALEPH experiment at CERN's Large Electron-Positron collider, nine years after it had stopped running. He has also worked with the APEX collaboration, a groundbreaking search for dark photons using existing particle physics facilities designed for very different purposes.
Beacham completed his PhD at New York University in 2014 and is currently a post-doctoral researcher with the ATLAS experiment group of the Ohio State University. He has been a guest on NPR's "Science Friday," participated in documentaries on the BBC and the Discovery Channel and talked particle physics with the New York Times and WIRED.
In addition to his ongoing research, Beacham is dedicated to making particle physics accessible to all. He has communicated science to the public with Symmetry Magazine, US/LHC, the Science Museum in London, the Institute of Physics, the World Science Fair and on the Web.
In 2015, Beacham organized Ex/Noise/CERN, a project colliding particle physics with experimental music to celebrate the LHC’s switch on to 13 trillion electron volts.
James Beacham | Speaker | TED.com