Physique

L’IN2P3 exerce les missions nationales d’animation et de coordination des recherches dans les domaines de la physique nucléaire, de la physique des particules et des astroparticules, des développements technologiques et des applications associées notamment dans le champ de la santé et de l’énergie. Ces recherches visent à explorer la physique des particules et des noyaux atomiques, les interactions fondamentales et les connexions entre l’infiniment petit et l’infiniment grand. Le Centre de Calcul de l’IN2P3 soutient les recherches dans toutes ces disciplines au travers de la fourniture de ressources et services informatiques. Dans cette rubrique, sont présentées quelques expériences internationales emblématiques auxquelles participe le CC-IN2P3.

La physique des particules a pour objet l’étude des constituants élémentaires de la matière et de leurs interactions. On l’appelle aussi parfois physique des hautes énergies car de nombreux constituants élémentaires, instables, n’existent pas à l’état naturel et peuvent seulement être produits et étudiés lors de collisions à hautes énergies entre particules stables dans les accélérateurs de particules. Les énergies mises en jeu permettent de recréer certaines caractéristiques proches de l’univers primordial, quelques fractions de secondes après le big-bang.

La matière est constituée de molécules, elles-mêmes constituées d’atomes. Ceux-ci sont formés d’un noyau central entouré par un nuage électronique. La physique nucléaire est la science qui s’intéresse à la structure du noyau et à l’ensemble des phénomènes physiques le faisant intervenir (fission, fusion, diffusion, radioactivité…). Elle trouve de nombreux domaines d’applications : astrophysique, médecine (IRM, radiologie, radiothérapie…), production d’énergie.

L’astroparticule, ou physique des astroparticules est un domaine, à l’intersection de la physique des particules, de l’astronomie et de la cosmologie. Son objectif est de comprendre l’Univers dans son ensemble : à toutes les échelles (des neutrinos aux galaxies), ses composants (étoiles, trous noirs, matière noire…), les interactions entre ceux-ci (mécanique céleste, ondes gravitationnelles…) et leur rôle dans l’évolution cosmique, et son histoire (Big Bang, expansion…).

La cosmologie est la branche de l’astrophysique qui étudie l’origine, la nature, la structure et l’évolution de l’Univers. Elle ne s’intéresse pas aux objets cosmiques mais cherche à connaître lois auxquelles ils obéissent. La cosmologie tente de regrouper toutes les connaissances de l’Univers en un tout cohérent.

La cosmologie s’appuie sur trois observations : l’expansion de l’Univers, le fond du rayonnement cosmologique et la composition chimique de l’Univers. La cosmologie a recours à la théorie générale pour décrire l’Univers dans son ensemble.