Pendant des millénaires, les physiciens ont supposé que les atomes étaient les plus petits constituants de la matière.Pourtant, ils sont composés de particules encore plus petites, les particules subatomiques.En 1897, le physicien britannique Joseph John Thomson a découvert la première de ces particules : l’électron, qui tourne autour du noyau de l’atome.Cinq ans plus tard, Rutherford a découvert le noyau de l’atome et, sept ans plus tard, le proton, l’une des particules qui composent le noyau. La deuxième, le neutron, a été découverte en 1932 par James Chadwick. Les deux physiciens ont également reçu le prix Nobel.Lors d’expériences avec des électrons issus de la désintégration radioactive, il semblait y avoir une perte d’énergie.Dans les années 30, le physicien autrichien Wolfgang Pauli a donc supposé l’existence d’une autre particule subatomique responsable de ce manque d’énergie. Il l’a appelée neutrino. Les neutrinos sont principalement produits dans les processus de fusion nucléaire du soleil, comme l’a expliqué le physicien allemand et prix Nobel Rudolf Mößbauer en 1982 à Lindau : « Une telle fusion de protons, qui implique une transformation de protons en neutrons, ne peut se produire que s’il y a des neutrinos.On connaît désormais trois neutrinos différents : le neutrino électronique, le neutrino muonique et le neutrino tau.Ils ont une interaction si faible avec la matière et une masse si faible qu’ils peuvent passer partout à la vitesse de la lumière.Chaque seconde, 60 milliards de neutrinos par centimètre carré atteignent la Terre depuis le Soleil.Toutefois, il est impossible de mesurer entièrement ce flux solaire. Mößbauer a une explication à cela : il se pourrait en effet que les neutrinos qui nous parviennent du Soleil fassent des oscillations, qu’ils se transforment en d’autres types de neutrinos, que les neutrinos électriques du Soleil se transforment par exemple en neutrinos muoniques et en neutrinos de Tauern et que le tout se mélange ensuite. C’est pourquoi seul un tiers du flux de neutrinos provenant du Soleil peut encore être détecté.Une autre question fondamentale n’était pas encore résolue au début du siècle dernier : qu’est-ce qui maintient la cohésion du noyau atomique à l’intérieur ? Une forte force nucléaire et la particule méson – c’est ce qu’a supposé le physicien théorique Yukawa dans les années 30.L’Américain Muray Gell-Mann a expliqué ce qu’est un méson en 1964 avec son modèle de quark, pour lequel il a reçu le prix Nobel en 1969.Selon ce modèle, il existe trois particules fondamentales de quark : Le quark Up, Down et Strange ainsi que leurs antiparticules.Un méson est composé d’un quark et d’un anti quark. Il maintient les protons et les neutrons ensemble dans le noyau de l’atome, qui est également composé de particules de quark.Avec la découverte des rayons cosmiques par l’Autrichien Victor Franz Hess dans les années 20, une autre particule élémentaire a été trouvée : le muon.Peu de temps après, les physiciens ont trouvé plus de 100 nouvelles particules subatomiques lors des premières expériences avec des accélérateurs de particules.Elles sont toutes soumises aux mêmes modèles périodiques. Les physiciens en ont tiré le modèle standard, qui définit les éléments constitutifs de la matière, leurs masses et les forces qui les maintiennent ensemble, une sorte de tableau périodique des éléments. Mais comment les particules obtiennent-elles leur masse ? Les symétries de ce modèle ne le permettent pas. C’est pourquoi il existe une nouvelle théorie,comme l’a expliqué le prix Nobel de physique américain David Gross en 2008 à Lindau.Un aspect important du modèle standard est le mécanisme de rupture de la symétrie,la symétrie locale qui sous-tend les interactions faibles.Il existe une approche,il y a une théorie pour savoir comment cette symétrie est rompue,appelée le mécanisme de Higgs qui prédit,dans sa version la plus simple,une particule,une particule très distincte qui n’a pas encore été observée.Le mécanisme de Higgs porte le nom du physicien britannique Peter Higgs. Selon sa théorie, il existe un champ qui confère une masse à la matière. Trouver la particule associée, le boson de Higgs, est essentiel,comme l’a souligné le physicien néerlandais et prix Nobel Martinus Veltman en 2010 à Lindau.Le modèle standard est un modèle compliqué dans lequel le Higgs joue un rôle et il doit être là. D’autre part, le modèle standard commun est compliqué car il y a beaucoup de particules avec des masses dont on ne sait pas pourquoi elles ont cette valeur particulière, avec des forces en quelque sorte équilibrées mais pourquoi on ne sait pas.Avec le Grand collisionneur de hadrons au Centre européen de recherche nucléaire (CERN) près de Genève, les scientifiques cherchent la soi-disant particule de Dieu.L’accélérateur de particules le plus puissant du monde est un anneau de près de 27 kilomètres de long composé d’aimants supraconducteurs.C’est ici que deux faisceaux de protons se rencontrent à une vitesse proche de celle de la lumière, avec une énergie de collision pouvant atteindre 14 billions d’électron-volts.Bien avant la construction du LHC, le prix Nobel de physique Werner Heisenberg saluait déjà en 1971 à Lindau un tel projet commun européen : « Un grand projet scientifique dont l’importance est reconnue par tous, mais qui ne peut plus être supporté par un seul pays européen en raison des coûts élevés, représente pour ainsi dire le cas idéal d’un tel travail commun.Heisenberg devait avoir raison. Au CERN, des scientifiques internationaux viennent de trouver les premiers indices de l’existence du boson de Higgs. Ils espèrent pouvoir bientôt répondre à la question de l’origine de la masse de toutes les particules élémentaires.Ce n’est qu’alors que le modèle standard de la physique sera complet et que l’interaction des composants de base de la matière sera clarifiée.