Deux jeunes physiciens récompensés par la Médaille de bronze du

COMMUNIQUÉ DE PRESSE I GRENOBLE I 27 avril 2009
Deux jeunes physiciens récompensés
par la Médaille de bronze du CNRS
Céline Boehm et Stéphane T’Jampens, physiciens respectivement au LAPTH1 et au LAPP2,
recevront la Médaille de bronze du CNRS, jeudi 30 avril prochain. Cette médaille récompense les
premiers travaux prometteurs de jeunes chercheurs. Les recherches de nos deux lauréats
annéciens sont ainsi mises à l’honneur, celles de Céline concernent principalement la matière
noire et celles de Stéphane l’antimatière.
Céline Boehm, le nouveau visage de la matière noire
Céline Boehm est une astrophysicienne s’intéressant à la matière noire d'un point de vue aussi bien
théorique qu'observationnel.
De nombreux indices indiquent que l’Univers contient une grande quantité de matière qu’on ne détecte pas
de façon directe, c’est la matière noire. Les physiciens prouvent son existence grâce à l’effet gravitationnel
qu’elle exerce sur les corps célestes.
Il y a 10 ans, on pensait que la matière noire représentait 90% du contenu énergétique l’Univers. Il est
aujourd’hui admis qu’elle en représente 25%.
Mais quelle est cette matière invisible ? Bien qu’on ne puisse pas la voir, on doit pouvoir la spécifier, c'est-
à-dire démontrer de quoi elle est faite. Pour ce faire, on passe en revue les particules du modèle standard
afin de découvrir laquelle permet de spécifier la matière noire.
Plusieurs particules candidates sont passées en revue. Les physiciens concluent dans un premier temps
que le candidat à la matière noire ne peut pas être une particule chargée. Mais elle doit être massive pour
permettre la formation des galaxies et expliquer le nombre de grandes structures astronomiques qui ont
déjà été observées. Depuis les années 80, on stipulait donc que le candidat idéal de matière noire était
une particule neutre, avec interaction faible et avec une grande masse (c'est à dire des particules plus
lourdes qu'un proton). De telles particules sont prédites dans le cadre de l’extension du modèle standard
appelée la supersymétrie.
Céline Boehm a fait tomber ce dogme : elle a montré que l’on pouvait prédire la même quantité de
matière noire que celle « observée » dans l’univers avec une particule aussi légère qu’un électron et
ayant un type d’interaction faible particulier. De telles particules pourraient également expliquer la quantité
anormale de positrons observée dans le centre de la voie lactée et pour laquelle il n'y a pas encore de
solutions astrophysiques évidentes. La présence anormale de ces positrons a été fermement démontrée
grâce a l'observation d'une raie à 511 keV3 par le satellite INTEGRAL mais leur origine reste mystérieuse.
Céline a rejoint le LAPTH en 2004. Elle a de nombreuses collaborations internationales notamment avec
Oxford et Oslo.

Stéphane T’Jampens, un spécialiste de l’anti-matière
Les travaux de Stéphane T'Jampens portent principalement sur l'asymétrie entre matière et antimatière.
L’existence de cette dernière n’est plus à prouver, on en détecte, on en fabrique, on en stocke, on en
utilise en imagerie médicale.
Il est connu que nous sommes tous issus de poussières d’étoiles. Ce qui l’est moins, c’est que nous
sommes issus d’une violation de la symétrie, une loi pourtant fondamentale de la physique. A chaque
particule correspond une particule symétrique de même masse mais de charge opposée : par exemple, à
l’électron correspond l’antiparticule appelée positron de charge positive par exemple. L’une des
conséquences essentielles de cette symétrie : quand une particule rencontre son antiparticule, elles
s’annihilent l’une l’autre et disparaissent en dégageant énormément d’énergie.
Or, il n’y a qu’à ouvrir les yeux pour voir que nous vivons dans un monde fait de matière. Où est passée
l’antimatière ? Lors du Big Bang, la matière et l’antimatière créées se sont annihilées. Il n’est resté qu’un
excédent de matière. Tout ce que nous voyons, les astres, les plantes, nos amis, est le fruit de cette
violation de la symétrie.
Cette asymétrie (appelée également « violation de CP »), découverte en 1964, est modélisée en 1973 par
Kobayashi et Maskawa (Prix Nobel 2008) où ils montrent qu'avec au moins six quarks, elle est une
propriété de l'interaction faible. L'expérience BABAR de SLAC aux Etats-Unis que Stéphane choisit pour y
effectuer son travail de thèse a fortement contribué à confirmer le bien-fondé du modèle de Kobayashi-
Maskawa.
Cependant, la recherche dans ce domaine se poursuit activement car un mystère demeure. L'ampleur du
déséquilibre matière-antimatière créé par ce modèle est beaucoup plus faible que celui observé dans
l’Univers. Cela pose aussi d’autres questions cosmologiques : si des régions de l’Univers qui contiennent
surtout de la matière jouxtent des régions dans lesquelles c’est l’antimatière qui domine, on devrait
observer d’importantes annihilations à leurs frontières.
L‘expérience LHCb du LHC4 au CERN, que Stéphane a rejoint en 2005 en intégrant le LAPP, est conçue
pour poursuivre activement l'élucidation de ce mystère qui ouvrira peut-être une fenêtre sur une nouvelle
physique à découvrir. Parallèlement, Stéphane coordonne un groupe international menant des études
phénoménologiques en physique des saveurs lourdes. Chercheur de très haut niveau tourné également
vers l'enseignement et des activités de médiation scientifique, il a une très grande visibilité internationale.
(1) Laboratoire d’Annecy-le-Vieux de physique théorique (CNRS/U. Savoie)
(2) Laboratoire d’Annecy-le-Vieux de physique des particules (CNRS-IN2P3/U. Savoie)
(3) Le keV est un multiple de l’électron-volt eV, 1 keV = 1000 eV, une unité utilisée très couramment en physique des hautes énergies. La
correspondance avec des unités usuelles est donnée par 1 eV = 10-19 Joule)
(4) Large Hadron Collider : Grand collisionneur de hadrons inauguré fin 2008, le plus grand accélérateur de particules jamais créé par
l’homme et doté de 4 expériences (Alice, Atlas, CMS et LHCb).
Jeudi 30 avril – 14h30
LAPP – LAPTH, 9 chemin de Bellevue, 74 Annecy-le-Vieux
Programme :
14h30 : Allocutions
15h30 : Exposés scientifiques des lauréats
16h20 : Remise des médailles aux lauréats
Contact
Presse CNRS l Aurélie Lieuvin l T 04 76 88 10 62 ou 06 84 15 81 14 l aureli[email protected]