Le 4 juillet 2012, l'insaisissable particule prédite depuis 1964 était enfin observée dans le grand collisionneur de hadrons (LHC) du Cern, à Genève. Ce boson serait indispensable pour donner leur masse aux particules composant la matière. Mais dix ans plus tard, force est de constater que sa découverte n'a pas permis de percer tous les mystères du modèle standard de la physique.

Enfoui à 2 kilomètres de profondeur au Canada, un laboratoire sonde les mystères de cette substance insaisissable, qui représenterait pourtant 85 % de la masse totale de l’Univers.

Entre espoir et frustration, les hypothèses se succèdent pour unifier la mécanique quantique et la relativité générale en une seule et même grande théorie. Et ça fait plus d’un siècle que ça dure.

Tout s'est joué dans les premiers instants de l'Univers, dans la milliseconde qui a suivi le big bang. Là, s'est glissé un minuscule bug, une erreur primordiale. Alors que la matière qui nous compose était vouée à disparaître, elle a finalement survécu... Que s'est-il passé ? A travers le monde, quatre expériences de pointe traquent les anomalies des particules - neutron, méson b, neutrino, antihydrogène - sous tous les angles, afin de le découvrir. Pour enfin savoir pourquoi le monde existe, et réécrire la physique par la même occasion... Sommaire.

Après trois ans de travaux, l'accélérateur de particules du Cern redémarre, plus puissant que jamais ! Dans ce gigantesque billard de l'infiniment petit, les physiciens observent les collisions de centaines de milliards de protons dans l'espoir de voir surgir de nouveaux spécimens. Et qui sait, d'enrichir encore le Modèle standard de la physique des particules. Voire le renverser ?

La fameuse particule s'est scindée en un photon et un boson Z, lui-même détectable seulement lorsqu'il se désintègre. Une nouvelle piste au-delà du modèle standard de la physique ?

La grande théorie unificatrice des quatre forces de l'Univers a presque disparu des radars. Depuis les années 1980, toutes les tentatives pour la faire avancer, comme la recherche des particules supersymétriques, ont fait chou blanc. Certains physiciens y croient encore, mais beaucoup ont jeté l'éponge.

Une seule expérience, au Cern, a fait mieux que le cumul de données depuis 40 ans pour mesurer la constante de couplage de la force forte. Un exploit fondamental qui a nécessité... beaucoup d'astuce.

Insaisissables, les neutrinos sont pourtant les particules les plus abondantes de l’Univers après les photons. Leur capacité à osciller, c’est-à-dire à changer de nature en se déplaçant, a révélé qu’ils ont bien une masse non nulle, contrairement aux prévisions du modèle standard de la physique des particules. Physicienne expérimentale travaillant sur la physique des neutrinos et leur détection, Sara Bolognesi raconte cette aventure et la manière dont les avancées technologiques dans les détecteurs et les accélérateurs permettent d’accumuler des données de plus en plus précises.

L'European Spallation Source en construction dans le sud de la Suède deviendra l'une des plus puissantes « usines à neutrons » du monde. La capacité de ces particules à pénétrer la matière sans dommage permettra de mettre au point de nouveaux matériaux et molécules, et bien d'autres applications...