Danger des phénomènes inattendus lors de l'utilisation des collisionneurs de particules
Juillet 2008

Résumé :
Dans quelques jours le grand collisionneur du CERN le LHC pourrait entrer en fonction.
Des études de sécurité ont été produites par le CERN en 2008.
La création possible de micros trous-noirs stables, de strangelets, de bulles de vide ou de monopoles magnétiques a été étudiée.
Les conclusions de ces études sont rassurantes mais un problème très important de sécurité lié à la possible survenue de phénomènes inattendus n'a pas été suffisamment pris en compte.
1/ Les particules lourdes créées dans les collisionneurs sont plus lentes que les mêmes particules créées par les rayons cosmiques.
2/ Dans certains cas, elles peuvent donc être plus facilement capturées par la Terre.
3/ Nous n'avons pas de théorie finale en physique et de nombreux paramètres restent inconnus (énergie noire, matière noire, etc..).
4/ Il faut donc savoir que tout collisionneur de particules à haute énergie est susceptible de produire diverses particules inattendues ou des phénomènes échappant à nos théories.
5/ Nous proposons ici de classifier et d'analyser les différentes possibilités de dangers spécifiques des collisionneurs liés à la survenue de ces phénomènes échappant à nos théories.
6/ En conclusion, nous indiquons que le modèle des rayons cosmiques ne peut être appliqué dans tous les cas et que donc les collisionneurs pourraient présenter un risque pour la planète.

Voir aussi le site http://www.risk-evaluation-forum.org .

Danger des phénomènes inattendus lors de l'utilisation des collisionneurs de particules :

Le grand collisionneur de hadrons, le LHC devrait être mis en service dans quelques jours.
Des investissements financiers et humains importants ont été réalisés dans la mise en œuvre du LHC et de nombreux espoirs de connaissances nouvelles lui sont associés.
Les études de sécurité sont importantes car de nouveaux phénomènes sont attendus et qu'en cas de danger celui-ci pourrait concerner la planète toute entière.
C'est pour cette raison qu'il est demandé ici, d'examiner les remarques proposées, sans préjugé aucun, hors de tout intérêt personnel, et de tout contexte émotionnel non scientifique.

Diverses études de sécurité ont été produites par le CERN dont certaines en 2008 [Ref.1, Ref.2 et Ref.3]. La création possible de micros trous-noirs stables, de strangelets, de bulles de vide ou de monopoles magnétiques a été étudiée.
Les conclusions de ces études sont rassurantes mais un problème très important de sécurité lié à la possible survenue de phénomènes inattendus n'a pas été suffisamment pris en compte.

I ** Pas de conclusion de sécurité à partir des rayons cosmiques

L'étude 2008 du CERN met en avant comme principal argument de sécurité la persistance de la Terre et des étoiles bombardées depuis des millions d'années par les rayons cosmiques dont l'énergie est bien plus importante que celle que fournirait le LHC.
Cette étude admet, d'autre part, le fait que les collisions à vitesses opposées au niveau du LHC produisent des particules ayant une vitesse beaucoup plus lente que les particules créées par les rayons cosmiques ce qui implique que le modèle des rayons cosmiques ne peut pas être strictement applicable dans le cas du LHC [Ref.1].

Les expériences utilisant la technique de collision de particules à vitesses opposées, créent sur Terre des conditions différentes des collisions naturelles dues aux rayons cosmiques.
Les particules lourdes créées lors des collisions de la Terre par des rayons cosmiques, si elles ne sont pas fortement réactives avec la matière environnante, vont garder une vitesse importante et donc pourront traverser la Terre de part en part puis se perdront ensuite dans l'espace.
A l'inverse les particules lourdes générées par des collisionneurs ont une vitesse très lente par rapport à la Terre, ce qui pourrait être à l'origine d'une capture plus facile par la gravitation terrestre.

C'est à partir de la notion de vitesse lente des particules lourdes que nous allons étudier la possibilité de danger spécifique lié aux collisionneurs.

II ** Les Incertitudes de la Science

Le Modèle Standard est insatisfaisant, plusieurs théories sont proposées, mais à l'heure actuelle nous n'avons pas de théorie avérée en physique.
Une énorme partie de la matière composant l'Univers (90%) nous est inconnue (énergie noire, matière noire).
Il pourrait s'agir en fait d'une simple insuffisance de nos théories qui pourrait être comblée par des théories comme la théorie MOND qui propose une modification de la gravitation à grande échelle, ou par d'autres théories.

Il nous faut réfléchir aux limites de notre savoir et nous devons admettre que sans théorie complète en physique, plus le niveau d'énergie atteint dans le collisionneur sera élevé et plus de nouvelles particules inattendues pourraient être créées ou des phénomènes inattendus pourraient se produire.

Ce qui est sûr dans ce cas là, c'est que ces particules non prévues par la théorie et créées dans les collisions à vitesses opposées, risquent bien souvent d'être capturées par la gravitation terrestre créant un risque pour la planète.

D'autre part, comme nos théories sont incomplètes, si un tel évènement se produisait, l'importance du danger qu'il pourrait présenter pour la Terre serait difficile à évaluer.

III **Classification des particules potentiellement dangereuses :

Nous suggérons d'étudier cette possible dangerosité d'après une classification de ces particules inconnues en fonction de leur réactivité avec la matière terrestre, de leur durée de vie, de leur éventuelle possibilité d'absorption d'autres particules, etc.. Une première approche d'une telle étude est proposée :

********* Classification selon les effets de dangerosité :

A / Particules lourdes capables de détruire la matière ordinaire.
B / Particules lourdes capables d'absorber la matière ordinaire.
C / Particules lourdes capables de transformer la matière ordinaire.
D/ Dangerosité autre.

********* Classification selon la réactivité avec la matière ordinaire :
A / Particules lourdes non réactives lors d'interactions avec la matière ordinaire.
Ces particules ne présenteraient pas de danger.

B/ Particules lourdes peu réactives.
La dangerosité dépendra de la durée de vie et du degré de réactivité.
En cas de durée de vie longue, dans le cas des rayons cosmiques, ces particules vont traverser la terre de part en part, garderont une vitesse importante puis se perdront dans l'espace.
Si elles sont produites par technique des collisions à vitesses opposées, certaines de ces particules pourraient être source de danger.
Le modèle des rayons cosmiques ne peut alors plus s'appliquer et il y a risque de capture par la gravitation terrestre du fait des vitesses lentes.

C/ Particules dangereuses lourdes qui réagissent seulement en vitesses très lentes.
La dangerosité dépend ici aussi de la durée de vie et du degré de réactivité.
Les particules de ce type pourraient se révéler dangereuses dans les collisionneurs type LHC ou RHIC du fait des vitesses lentes produites par la technique de collisions à vitesses opposées.

D / Particules lourdes réactives à la matière ordinaire. De telles particules ne présenteraient en théorie pas de danger car le modèle des rayons cosmiques leur serait applicable (il y aurait dans tous les cas capture par la matière terrestre).

IV **Quelques exemples d'un possible danger :

1/ ****** Un petit imprévu pourrait être à l'origine de graves conséquences.
Récemment il a été produit dans l'accélérateur RHIC aux Etats-Unis un plasma de quarks-gluons, dernière étape avant la production de trous noirs à plus haute énergie [Ref.5].
Les physiciens ont été très surpris de constater que ce plasma était beaucoup plus dense que prévu et qu'il se comportait plus comme un liquide que comme le gaz que prédisait la théorie (à noter au passage l'aspect relatif des théories). Ce plasma qui réduit la vitesse et retient les particules nouvellement créées (« suppression des jets ») et qui, de plus, produit des quarks étranges, pourrait les ralentir et créer en cas d'utilisation prolongée de l'accélérateur, les fameux strangelets si dangereux pour la planète.
Des arguments suggèrent que la production de strangelets serait moins probable au niveau du LHC mais il faut cependant noter que le LHC produira un plus grand nombre de plasmas ralentisseurs.
Nous ne pouvons pas affirmer de façon absolue dans cet exemple que la création de plasmas ralentisseurs constitue un réel danger au niveau des collisionneurs, mais nous voulons indiquer qu'un simple petit imprévu théorique pourrait être à l'origine de conséquences dramatiques.

2/***** Un autre exemple lié à la rapidité d'évolution des théories en physique:
L'étude de sécurité du RHIC [Ref.4] ne prenait en compte que quatre dimensions d'espace temps, ce qui a l'époque semblait être une évidence.
Les physiciens n'imaginaient pas à cette époque qu'il pouvait y avoir un plus grand nombre de dimensions facilitant la formation des particules lourdes.
La formation de mini trous noirs aurait pu être facilitée et donc l'évaluation de danger faite à l'époque aurait été sous évaluée.
L'évolution rapide des théories montre donc la nécessité d'être prudent.
Toute théorie, ainsi que le risque qui lui est associé, peut se montrer obsolète quelques mois ou quelques années après.

3/ *******La possible erreur d'évaluation:
Dans les études de dangerosité pour le LHC les physiciens n'avaient pas envisagé la non-évaporation des micros trous noirs et la possible capture par la Terre, du fait que la réalité de l'évaporation Hawking semblait être une évidence.
Pour des raisons similaires, la meilleure étude de dangerosité pourrait se révéler incomplète ou non valide.

V ** Evaluation du risque :

L'évaluation du risque dans le cas de phénomènes non prévus est toujours subjective et dépend de notre évaluation de la part du savoir qui ne nous est pas encore connue. Cette évaluation du risque reste cependant d'une importance cruciale du fait que la sécurité de la Terre est en jeu.
Une estimation raisonnable minimale de la possibilité de survenue de ces phénomènes imprévus ou de ces particules non prévues par nos théories pourrait être située dans une fourchette allant de 1% à 10 % et une estimation qui nous semble raisonnable du danger possible serait située dans une fourchette allant de 1 % à 0,1 %.
Un tel risque pour la planète ne semble pas acceptable.

VI ** Conclusion:

Nous n'avons pas de théorie finale en physique et nous devons admettre que plus le niveau d'énergie atteint dans le collisionneur sera élevé et plus de nouvelles particules inattendues pourraient être créées ou des phénomènes inattendus pourraient se produire.

L'étude de sécurité du CERN n'évalue la possibilité de survenue que de phénomènes éventuellement prévus par les théories actuelles, ce qui ne signifie pas que d'autres phénomènes strictement imprévus ne puissent pas se produire et pouvoir se révéler comme étant des sources de dangerosité pour la Terre.

Cette étude semble indiquer que certaines catégories de particules ou de phénomènes inattendus pourrait présenter un risque.

Les accélérateurs de particules moins puissants que le LHC n'ont jamais produit d'événements catastrophiques et nous pourrions imaginer qu'il en sera toujours ainsi. Cependant, si nous considérons que la preuve de sécurité apportée par le modèle des rayons cosmiques n'est pas strictement applicable dans le cas de collisions à vitesses opposées, nous pouvons comprendre que :

Plus un accélérateur sera puissant et plus des phénomènes non prévus, voir dangereux pourront survenir.

Une estimation raisonnable minimale de la possibilité de survenue de ces phénomènes ou particules non prévues par nos théories pourrait être située dans une fourchette allant de 1% à 10 % et une estimation qui nous semble raisonnable du danger possible serait située dans une fourchette allant de 1 % à 0,1 %.

Il est proposé ici, que seul pourrait être admissible un risque équivalent à des risques naturels exceptionnels comme le possible anéantissement de la vie sur notre planète du fait d'un météorite massif ou de l'explosion d'une supernovae proche.

La Terre est notre trésor le plus précieux et nous ne pouvons admettre aucun risque grave simplement pour satisfaire notre curiosité scientifique.
Un risque pour la Terre, allant de 0,1% à 1% n'est pas acceptable.

Nous proposons d'obtenir des données à partir de sources de connaissances totalement sans danger comme les diverses données astronomiques que récoltent nos satellites.
Le satellite Planck par exemple dont le lancement est prévu fin 2008 pourrait s'avérer décisif pour répondre à la question posée par la théorie MOND.
En 2009 le détecteur de masse des neutrinos KATRIN pourrait lui aussi donner des réponses à ces questions.
L'utilisation des détecteurs du LHC, utilisés pour l'étude des rayons cosmiques sur de très longues années, permettrait d'apporter des données peut-être aussi intéressantes que le collisionneur lui-même.
Il est aussi possible d'utiliser des accélérateurs mais sans la technique de collisions à vitesses opposées.

Les meilleurs calculs, les meilleures théories pourraient se révéler fausses.

Lorsqu'il s'agit d'un risque pouvant concerner la sécurité de la planète, les décisions à prendre doivent l'être hors de tout intérêt personnel et si nous avons le moindre doute, le LHC ne doit pas être mis en route.

Il semble prudent, tant que nous n'avons pas de théorie complète et satisfaisante en physique, et que nous ignorerons 90% de la composition de l'Univers, de ne pas mettre en route le LHC.

A notre époque où l'on parle de développement durable, le principe de précaution indique d'attendre de nouvelles données plus précises provenant de l'Astronomie avant d'expérimenter en utilisant la technique des collisions à vitesses opposées.


Références:

1.. Review of the Safety of LHC Collisions. LHC Safety Assessment Group.2008. John Ellis, Gian Giudice, Michelangelo Mangano, Igor Tkachev(**) and Urs Wiedemann

2.. CERN-PH-TH/2008-025 Astrophysical implications of hypothetical stable TeV-scale black holes Steven B. Giddingsa,1 and Michelangelo L. Manganob,2

3..Review of the Safety of LHC Collisions. Addendum on strangelets LHC Safety Assessment Group. June 20, 2008

4.. Review of speculative disaster scenarios at RHIC September 28,1999 W.Busza, R.L. Jaffe, J.Sandweiss and F.Wilczek

5.. BBC New uk edition Thursday 17 March 2005 11 :30 GMT "Lab fireball may be black hole"