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ARCHIVÉ - L'infonuagique à l'affût du big-bang

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Le partage mondial de données repousse les frontières de la science

Les scientifiques du monde entier cherchent des indices révélateurs sur la naissance de l’univers parmi l’avalanche de données issues de l’accélérateur de particules du CERN. Pour que les scientifiques puissent consulter ces dernières, on a besoin d’un réseau international d’ordinateurs tel que le milieu de la recherche n’a encore jamais connu.

Deux ouvriers casqués à côté du tunnel circulaire du Grand collisionneur de hadrons.
Le Grand collisionneur de hadrons du CERN propulse des particules subatomiques dans un tunnel circulaire de 27 kilomètres à une vitesse proche de celle de la lumière. Photo : CERN.

La quête du « boson de Higgs », cette particule ésotérique, ainsi que d’une réponse à d’autres mystères de la physique, a débouché sur une collaboration sans précédent. Partout sur la planète, des milliers de scientifiques rassemblent, échangent et analysent simultanément les incroyables flux d’informations qui émanent du puissant accélérateur exploité par le CERN, le laboratoire européen de physique des particules.

Le CERN abrite le Grand collisionneur de hadrons, énorme machine dans laquelle les protons à haute énergie se heurtent pour engendrer des particules exotiques – minuscules poussières qui ne vivent qu’un infime instant et qui se fragmentent elles-mêmes en particules plus petites. Ces collisions imitent en miniature les réactions survenues immédiatement après le big-bang et devraient nous fournir des indices précieux sur les premiers instants de l’univers.

Qu’est-ce que le CERN?

Créé en 1954, le CERN est la plus grande installation de recherche au monde consacrée à l’étude des particules subatomiques. Chevauchant la frontière franco-suisse près de Genève, ce vaste complexe comprend un tunnel circulaire de 27 kilomètres enfoui à 100 mètres sous le sol.

Le Grand collisionneur de hadrons produit un nombre incroyable de collisions entre les protons (40 millions de fois à la seconde), collisions que surveillent des détecteurs, dont le détecteur ATLAS, un appareil de 550 millions de dollars. Environ 3000 scientifiques et 150 universités et laboratoires dans 35 pays participent au projet ATLAS, y compris près de 200 scientifiques, ingénieurs et technologistes canadiens, tous impatients d’analyser ces données.

Un accès universel aux données

La masse de données produite par les collisions et la dissémination des innombrables scientifiques qui doivent y accéder ont nécessité l’aménagement d’un réseau informatique planétaire remarquable. En effet, bien qu’impressionnants, les ordinateurs du CERN ne peuvent manipuler à eux seuls des jeux de données aussi volumineux. C’est pourquoi les données du projet ATLAS
sont acheminées vers 10 centres de calcul dits de « premier palier ».

L’un d’entre eux se situe au laboratoire TRIUMF, sur les terrains boisés de l’Université de la Colombie-Britannique, à Vancouver. Non loin, l’Université Simon Fraser pilote l’équipe de gestion. D’autres centres de premier palier se trouvent en Asie, en Europe et aux États-Unis. Les scientifiques qui participent au projet peuvent consulter les données qui y sont conservées de n’importe quel endroit du monde.

À propos de TRIUMF

TRIUMF est le laboratoire national canadien consacré à la recherche en physique nucléaire, en physique des particules et dans les sciences connexes. Ce laboratoire figure parmi les principaux du monde à effectuer des recherches sur la physique des particules subatomiques. Il est exploité à la manière d’une coentreprise par un consortium d’universités et bénéficie d’une aide financière du gouvernement canadien, sous forme de contribution du Conseil national de recherches. Le gouvernement de la Colombie-Britannique apporte également son soutien au projet, au niveau de l’infrastructure.

Les jeux de données traités au TRIUMF correspondent à plusieurs millions de giga-octets par année. Il s’agit sans doute des jeux de données les plus volumineux recensés en recherche fondamentale, même s’ils prennent moins de place que ceux engendrés dans certains secteurs pointus de l’industrie informatique, estime Robert McPherson, chercheur principal du groupe ATLAS Canada, qui enseigne la physique à l’Université de Victoria.

« Ce qui rend ATLAS unique est que des milliers de gens veulent accéder simultanément à la totalité des données », dit-il. En général, les analystes des autres disciplines ne consultent qu’une fraction des données disponibles ou n’examinent les grands flux d’informations qu’une fois ou deux.

Vue du détecteur ATLAS au CERN.
Les scientifiques peuvent consulter les données issues du détecteur ATLAS du CERN partout dans le monde. Photo : Expérience ATLAS
© 2011 CERN

M. McPherson compare le réseau ATLAS aux plateformes d’informatique en nuage exploitées par Amazon, Google ou Apple, la différence étant que le réseau ATLAS est moins centralisé mais autorise une plus grande traçabilité. À l’instar de ce réseau, les réseaux informatiques en nuage disposent de centres de calcul communs, aménagés dans des lieux éloignés. En revanche, si les réseaux en nuage ressemblent aux réseaux d’électricité, alors que les consommateurs n’ont pas besoin de connaître la provenance de l’électricité, le réseau ATLAS permet aux scientifiques de retracer l’origine des données ainsi que la source des erreurs éventuelles. « Nous devons pouvoir remonter jusqu’à l’origine pour corriger un problème s’il s’en présente un », explique-t-il.

Ce que l’on espère découvrir

Chercher des particules exotiques précises tel le boson de Higgs revient un peu à chercher « une minuscule aiguille dans une énorme botte de foin », déclare Daniel Gruner, de SciNet, à l’Université de Toronto, qui stocke et traite les données de TRIUMF et d’autres installations du premier palier. Trouver le boson de Higgs, parfois appelé « particule de Dieu », nous aiderait énormément à comprendre comment les autres particules acquièrent leur masse et ce qui fait fonctionner l’univers.

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Qu’est-ce que le boson de Higgs?

Il s’agit d’une particule subatomique hypothétique. Si elle existe vraiment, sa découverte répondra aux questions fondamentales que l’on se pose sur la façon dont les autres particules subatomiques acquièrent leur masse.
Découvrez ce que la théorie de Higgs dit de la masse des particules.

M. McPherson est persuadé que les physiciens possèdent assez de données pour établir l’existence du boson de Higgs, ce qui pourrait survenir durant l’année. Si chaque scientifique aimerait être le premier à identifier formellement cette élusive particule, en termes pratiques, analyser une telle masse de données exige une vaste équipe.

Même si le boson de Higgs n’existe pas, pareille découverte ouvrira la porte à de nouvelles théories en physique. « C’est un peu ce que j’espère », confie M. McPherson. « Ne pas découvrir le boson de Higgs garantirait presque que les données camouflent d’autres choses très intéressantes sur lesquelles j’aimerais me pencher. » end


ISSN 1927-0283 = Dimensions (Ottawa. En ligne)

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