Le Grand collisionneur de hadrons (LHC), inauguré mardi, doit tenter de recréer les conditions d'énergie intense des premiers instants de l'univers, lors du big bang il y a 13,7 milliards d'années en vue de résoudre 4 énigmes de la physique:

- Trouver le boson de Higgs, une particule instable qualifiée de «divine» car beaucoup de chercheurs l'ont étudiée mais personne ne l'a jamais vue. Le boson porte le nom du physicien britannique Peter Higgs qui l'a découverte par déduction en 1964.

Confirmer son existence par l'expérience serait comme trouver le chaînon manquant du «Modèle standard» qui résume nos connaissances actuelles de la physique des particules. Le boson de Higgs est dans ce modèle la particule qui donne leur masse à toutes les autres particules.

Son absence ferait chanceler la théorie, mais d'autres options sont possibles: un boson de Higgs particule composite, et non élémentaire, ou encore une autre dimension d'espace, en plus de nos trois dimensions.

- Explorer la supersymétrie, un concept permettant d'expliquer l'une des découvertes les plus étranges des dernières années, à savoir que la matière visible ne représente que 4% de l'univers. La matière noire (23%) et l'énergie noire (73%) se partagent le reste. Une explication serait que la matière noire est composée de particules supersymétriques appelées neutralinos.

- Étudier le mystère de la matière et de l'anti-matière. Lorsque l'énergie se transforme en matière, elle produit une paire de particules et son reflet, une anti-particule à la charge électrique opposée. Lorsqu'une particule et son anti-particule entrent en collision, elles s'annihilent mutuellement en un petit éclair d'énergie.

Au moment du big bang, matière et antimatière ont été produites en quantités égales. Mais notre univers n'est constitué, à peu de choses près, que de matière. Où est passée l'antimatière? Un des détecteurs du LHC traquera une particule appelée meson b (pour beauty), composée d'un quark b et de son double d'antimatière.

- Recréer les conditions qui prévalaient dans l'univers dans les millièmes de secondes qui ont immédiatement suivi le big bang. La matière existait alors sous la forme d'une sorte de soupe dense et chaude appelée plasma quarks-gluons. En se refroidissant, des particules appelées quarks se sont agglutinées en protons et neutrons et autres particules composites. Le LHC fracassera des ions lourds les uns contre les autres, générant brièvement des températures 100 000 fois plus élevées que celle du centre du soleil. Ces collisions libéreront les quarks de leur gangue. Les chercheurs pourront alors voir comment ces quarks libérés s'agglutinent pour former de la matière.