De tout temps, l’homme a cherché à répondre aux questions les plus fondamentales sur l’origine et l’évolution de l’Univers. Cette quête aux frontières de la connaissance et de la technologie nécessite l’investigation des phénomènes se déroulant tant à l’échelle de l’infiniment petit que de l’infiniment grand. Domaine fascinant dont les différentes thématiques sont en étroite imbrication, la Physique des 2 Infinis et des Origines est l’objet de recherche du Laboratoire d’excellence P2IO.
Déploiement de la matière noire de l’Univers© NASA, ESA and R Massey (California Institute of technology
Les mécanismes qui régissent le monde subatomique sont les mêmes que ceux qui sont à l’origine du Big Bang. Seule différence : la gravitation, pratiquement absente au niveau subatomique. Il s’agit donc clairement de réunir des spécialistes de différentes communautés scientifiques jadis cloisonnées (physique des particules, physique nucléaire, astrophysique) au sein d’une
structure interdisciplinaire qui doit renforcer les liens entre les deux physiques et réconcilier relativité générale et mécanique quantique. L’objectif est de percer les mystères de l’origine de l’Univers, mais aussi de certains phénomènes cosmologiques encore mal connus comme, par exemple, la matière et l’énergie noires, qui constituent plus de 95 % de la densité d’énergie de l’Univers.
Une recherche interdisciplinaire de pointe
La création du P2IO va permettre d’impulser une dynamique de recherche interdisciplinaire de pointe sur les questions de physique expérimentale et théorique de l’infiniment petit à l’infiniment grand, associant les questions sur les origines jusqu’aux conditions de l’apparition de la vie. Ce Labex va renforcer cette dynamique par des recherches et développements forts d’instruments très innovants pour produire, détecter et analyser des radiations. Il augmentera l’impact de cette science et de la technologie associée dans la société en stimulant des applications en médecine et dans le domaine de l’énergie nucléaire. Quatre sujets de recherche ont été sélectionnés : les symétries dans le monde subatomique, les composantes sombres de l’Univers, la matière nucléaire fortement couplée, la formation des étoiles et les conditions de l’apparition de la vie. Trois thématiques technologiques ont également été identifiées : les innovations dans la science des accélérateurs et leurs applications, les capteurs de nouvelle génération et leurs retombées, la simulation et la fouille des données. Deux thèmes interdisciplinaires : l’énergie nucléaire du futur et les nouvelles méthodes en imagerie et en thérapie pour la santé.
Agir en réseau
Ce projet permettra à la France de se doter d’infrastructures du meilleur niveau mondial. En effet, il s’appuie sur la concentration unique sur le Campus de Paris Saclay de laboratoires de premier niveau mondial qui couvrent un champ disciplinaire très large (physique des particules, physique nucléaire, physique des astroparticules, astrophysique, sciences des accélérateurs) tant sur le plan expérimental que théorique ou l’instrumentation et ses interfaces.
Symétrie : Les lois de la physique obéissent complètement ou partiellement à certaines symétries (on dit aussi des «invariances»). Celles-ci jouent un rôle central dans la formulation de la théorie du Modèle Standard et plus généralement de la physique théorique moderne. Ainsi, on suppose que si on effectue une expérience hier, aujourd’hui ou demain, on obtiendra dans les mêmes conditions expérimentales les mêmes résultats. On parle alors d’invariance dans le temps des lois physiques. Par contre, la symétrie entre une particule et une antiparticule n’est pas parfaitement respectée. Cette différence est un concept très puissant et fait l’objet d’intenses recherches.
CONTACT
Guy Wormser, Coordinateur du Labex P2IO (Université Paris-Sud/CNRS) – http://www.labex-p2io.fr