Des calculs automatiques pour faire avancer la physique
Des chercheurs de l'équipe théorie du laboratoire Subatech, à Nantes, ont développé un algorithme permettant d’effectuer de nouveaux calculs en physique des particules qui pourront faire avancer les recherches théoriques.
Les chercheurs n’en finissent pas d’améliorer notre compréhension de l’Univers et des particules élémentaires. Commencé en janvier 2023, le projet de théorie des champs thermiques automatisée pour la cosmologie (AUTOTHERM), porté par Jacopo Ghiglieri, chercheur en physique théorique au Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (Subatech, CNRS/Nantes Université/IMT Atlantique), et ses collègues Killian Bouzoud et Greg Jackson, a permis le développement d’un outil permettant de « calculer les taux de production et d'interaction thermiques en cosmologie.1» Aujourd’hui, deux publications sont à l’état de préprint – l’une n’est autre que le mode d’emploi du code, l’autre présente quant à elle une application du code sur des calculs passés, démontrant à la fois sa rapidité pour les effectuer et sa capacité à les corriger, et par là même son intérêt.
Le modèle standard
Concrètement, que calcule ce programme ? Pour le comprendre, il faut faire un détour par les fondamentaux de la physique des particules. « Il y a une théorie principale d’explication des particules élémentaires qui s’appelle le ‘modèle standard’, qui est en excellent accord avec toutes les données récoltées jusqu’ici, en particulier dans les collisionneurs. Elle comporte une vingtaine de paramètres, presque tous connus, comme la masse des particules élémentaires par exemple, explicite le scientifique. Le problème, c’est qu’on est aujourd’hui certains que ce modèle standard n’est pas ‘terminé’, puisqu’il ne permet pas d’expliquer la masse des neutrinos – pourtant absolument confirmée par les expériences. »
Les chercheurs en physique théorique travaillent donc à trouver des extensions de ce fameux modèle pour y ajouter de nouvelles composantes ou de nouveaux couplages, afin que la théorie puisse expliquer ce que l’on observe ; on parle alors de physique au-delà du modèle standard. En plus de la masse des neutrinos, qui sont des particules élémentaires, le modèle de base est également remis en question par certains éléments venus de la cosmologie : il ne permet de décrire que la matière ordinaire, soit environ 5 % de l’Univers. Deux très bonnes raisons d’étendre les recherches théoriques, puisqu’ « en ce moment, dans la recherche en physique des particules, nous avons beaucoup de ces nouveaux modèles. Une des motivations de mon travail, c’est de rendre leur calcul plus rapide en l’automatisant.»
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Le code est accessible via https://autotherm.in2p3.fr/index.html