
English: 
You might have already guessed:
today we’re going to talk
about the Big Bang, because this
is often how it’s illustrated
– as an actual big BANG.
It’s a simple and effective way of looking at it...
but not the right one, as you’ll see.
In this programme, we’re also going to look behind
the scenes at CERN. We’re going to take a look at
one of the four main experiments at the LHC,
the particle accelerator.
Four experiments with four huge detectors are dotted around it.
Huge magnifying glasses that examine
what’s happening inside. They are called
ATLAS, CMS, LHCb and ALICE.

French: 
Vous l’avez peut-être deviné, nous allons parler
du Big Bang, aujourd’hui, parce que c’est souvent
sous cette forme là
- un gros BOUM ! - qu’on le représente.
Eh bien c’est simple, c’est efficace,
mais c’est faux, vous allez le voir.
Dans cette émission, nous allons aussi ouvrir
les portes du CERN. On va découvrir une des quatre
expériences du LHC,
le long de l’accélérateur de particules.
Quatre expériences, quatre gros détecteurs le jalonnent
Ce sont des grosses loupes qui regardent ce qui se
passe dedans. Il y a ATLAS, CMS, LHCb et ALICE.
Eh bien c’est Alice qu’on va découvrir
dans cette émission. Mais d’abord,

English: 
And in this programme we’re going to look at ALICE.
But first of all, let’s talk about the Big Bang theory.
Like me, you probably learnt about it at school :
the moment our universe was created.
But who had the idea for this theory?
What is the Big Bang theory?
Georges Lemaître first had the idea that the universe
is expanding and that if it is expanding
it’s because it was more dense in the past.
He called his theory the “hypothesis of the primeval atom”:
That was in 1927. At that time, the prevailing opinion
was that the universe is stable and unchanging
Georges Lemaître was a university professor and a physicist working in Belgium,
but he was also a canon in the Catholic church.
It’s not always easy to be taken seriously
when you’re wearing a cassock.
Even Einstein thought that his logic was
a mystical and subversive way of thinking.
Edwin Hubble - who gave his name to the
famous telescope - observed galaxies in 1929.

French: 
rendez-vous avec la théorie du Big Bang.
Vous l’avez appris comme moi à l’école,
notre Univers s’est créé à ce moment-là.
Mais, qui a eu l’idée de cette théorie ?
Qu’est-ce que la théorie du Big Bang ?
Georges Lemaître lance l’idée que l’Univers est
en expansion, et si l’Univers est en expansion,
c’est qu’il a été plus dense par le passé.
Il nomme sa théorie « Hypothèse de l’atome primitif » :
BANG !
C’était en 1927. À l’époque, l’idée prévalante était
que l’Univers est stable et immuable.
Georges Lemaître était professeur d’Université
en Belgique et physicien, mais aussi chanoine.
Pas facile d’être pris au sérieux lorsqu’on porte la soutane.
Même Einstein pense que son raisonnement
dévie d’une pensée mystique et subversive.
Edwin Hubble - celui qui a donné
son nom au fameux télescope Hubble,
Edwin Hubble observe les galaxies en 1929.

French: 
Il constate qu’elles s’éloignent de celui qui les observe.
Si elles s’éloignent, elles devaient être très proches
les unes des autres à un moment donné.
Cette découverte constitue le premier élément
d’observation qui appuie la théorie de Lemaître.
À noter tout de même qu’à la même époque, d’autres
théoriciens évoquent également cette hypothèse :
Le Russe  Alexandre Friedman
L’Américain Howard Robertson
Et l’Anglais Arthur Walker.
Dans les années 50, Fred Hoyle, un astrophysicien
anglais, qui défendait une autre théorie,
invente l’expression « Big Bang »
lors d’une émission de la BBC.
Il parle avec ironie de la théorie de Lemaître.
Et pourtant, en 1998, deux équipes
indépendantes d’astronomes observent
que les supernovae, des étoiles en explosion,
s’éloignent de la terre de façon accélérée.
Ils reçoivent le Prix Nobel de Physique en 2011.
BANG !

English: 
He noticed that they were getting further away.
And if that was the case, they must have been close to
each other at some point.
This discovery was the first observation
that supported Lemaître’s theory.
But other theorists also had the same
hypothesis around the same time:
The Russian, Alexander Friedmann
The American, Howard Robertson
and the Englishman, Arthur Walker
In the 1950s, Fred Hoyle, a British astrophysicist
who was defending another theory,
invented the name “Big Bang”
during a BBC radio programme.
He was talking about Lemaître’s theory ironically. However,
in 1998, two independent teams of astronomers observed
that supernovae, exploding stars, were
accelerating away from the earth.
They received the Nobel Prize for Physics in 2011.

English: 
- Hello John Ellis!
- Hello! How are you?
- Very well, and you?
- Fine, thanks.
- Did you know that you’re one
one of the most famous physicists at CERN?
Yes, because we in the media are big fans of yours.
When we ask you questions, we
generally understand your answers,
which isn’t always easy!
- But I myself don’t understand them!
- So, several years ago, the existence of
the Higgs boson was proven at CERN,
and physicists tried to explain to us mere mortals what it was.
We all pretended to understand what
you were telling us, but at the very least
least we do know now that this boson exists. What do
we know today and what don’t we know yet?
Well, we have a theory that describes
all the visible matter in the universe
and the Higgs boson was the last
the last piece in that puzzle. Without the Higgs boson,
elementary particles would not have mass.
Electrons, for example, would not have mass.
There wouldn’t be any atoms because

French: 
- Bonjour John ELLIS !
- Bonjour ! Comment allez-vous ?
- Mais très bien et vous ?
- Très bien.
- Vous savez que vous êtes
quand même un des physiciens
les plus connus du CERN ?
Si, parce que nous, les media, on vous aime bien.
Parce que quand on vous pose des questions,
généralement, on comprend ce que vous dites.
Ce qui n’est pas toujours facile !
- Mais moi je ne comprends pas !
- Alors, il y a quelques années, on va dire maintenant,
on a prouvé l’existence du boson de Higgs au CERN,
alors les physiciens ont tenté de nous expliquer à nous,
pauvres incultes, ce que c’est,
Nous on a tous fait semblant de comprendre ce
que vous nous disiez mais, d’un certain côté,
on sait maintenant qu’il existe, ce boson, qu’est-ce
qu’on sait aujourd’hui et surtout qu’est-ce que
l’on ne sait pas encore ?
- Bon ! Nous avons cette théorie qui décrit
toute la matière visible dans l’Univers
et le boson de Higgs était la dernière
pièce de ce puzzle. Sans le boson de Higgs,
les particules élémentaires n’auraient pas de masse
ou par exemple l’électron n’aurait pas de masse.
Il n’y aurait pas d’atomes

French: 
parce que l’électron s’échapperait du noyau
à la vitesse de la
lumière, donc nous ne pourrions pas exister.
- Donc maintenant ça, on le sait. Et qu’est-ce qu’on ne sait pas ? Qu’est-ce qu’on doit encore chercher ?
Par exemple, vous travaillez sur quoi ?
- En ce moment, je travaille plutôt sur la matière sombre.
- C’est quoi la matière sombre ?
- C’est l’astrophysicien Suisse Fritz Zwicky qui,
lors des années 30, a postulé l’existence
de la matière sombre pour expliquer
les mouvements des galaxies dans les
annales des galaxies, et on sait aussi
que dans notre galaxie, par exemple, il y a
beaucoup plus de matière sombre invisible
que la matière visible qui fabrique les étoiles.
- Et c’est là-dessus que vous travaillez en ce moment.
- Exactement.
- Notamment.
- Exactement.
- Est-ce que vous connaissez la série qui s’appelle
« The Big Bang Theory » ?
- Oui, évidemment oui, oui.
- Alors moi je ne sais pas si vous la connaissez
mais si vous voyez quelques images,
je suis sûre que cela vous dira
quelque chose :

English: 
the electron would escape from
the nucleus at the speed of light,
so we ourselves couldn’t exist.
- So that’s what we know, but what don’t we know?
What are we still looking for? What are you working on?
- At the moment I’m working mainly on dark matter.
- What’s dark matter?
- In the 1930s, the Swiss astrophysicist Fritz Zwicky
proposed the existence of dark matter to explain
the movement of galaxies, and we know
that in our galaxy, for example, there’s
lots more invisible dark matter than the
visible matter that produces stars.
- And that’s what you’re working on at the moment?
- Exactly.
- Among other things.
- Exactly.
- Do you know the TV series called “The Big Bang Theory”?
- Yes, of course.
-	I don’t know if you’re familiar with it but if we look at
this short clip I’m sure it will mean something to you:

French: 
La série cartonne aux Etats-Unis depuis près de dix ans,
en Europe aussi, et c’est une série à la sauce « Friends »
mais avec des physiciens-théoriciens et ça a
vraiment démocratisé la physique théorique.
Nous on a eu la chance de rencontrer,
enfin, d’interviewer par Skype,
le conseiller scientifique de cette série. Il travaille à
UCLA, donc Los Angeles, mais également au CERN.

English: 
The series has been hugely popular in the United States,
and in Europe as well, for almost ten years.
It’s basically "Friends"
but with theoretical physicists and it’s really 
made theoretical physics more accessible.
We met up with – or rather interviewed via Skype –
the scientific advisor on the series. He works at
UCLA in Los Angeles, but also at CERN.

English: 
In this episode of BIG SCIENCE, we aim to show you
around the premises, the facilities, the offices,
to know CERN a little better. Today, since we’re talking
about the Big Bang, we can’t fail to talk about the LHC

French: 
Dans cette émission, dans BIG SCIENCE,
on tente de vous faire
découvrir des lieux, des endroits,
des bureaux, pour que vous
connaissiez mieux le CERN. Aujourd’hui,
puisqu’on parle du Big Bang,
on ne peut pas ne pas parler du LHC,

French: 
vous savez l’accélérateur de particules qui recrée les
conditions du Big Bang. Autour de cet accélérateur,
quatre grands détecteurs qui observent à la loupe
ce qui se passe. Aujourd’hui, vous allez
découvrir l’un d’entre eux.
Il a un joli nom : il s’appelle ALICE.
Ici, on grimpe, et on arrive tout près du détecteur
et du coup, on peut le voir.
Alors ALICE détecte les quarks et les gluons.
Qu’est-ce que c’est ?
Chaque atome est composé d’un noyau composé
d’un proton et d’un neutron.
Bon ! Sauf l’hydrogène qui n’a pas de neutron,
et autour gravite un nuage d’électrons.
Si maintenant on regarde de plus près le noyau
- donc les protons et les neutrons,
on voit qu’ils sont composés de
quarks collés entre eux par des gluons
et c’est ça qu’ALICE va observer,
et surtout comment ils se comportaient
quelques instants après le Big Bang.
Ils formaient une sorte de plasma quarks-gluons,
une sorte de soupe primitive

English: 
the particle accelerator that recreates the conditions
at the time of the Big Bang. Around this accelerator
four huge detectors scrutinise what’s happening within.
Today we’re going to explore one of them
It has a nice name –ALICE.
Here we climb up and arrive right next to the detector
and all of a sudden we can see it.
So, ALICE detects quarks and gluons.
What are they?
Every atom consists of a nucleus made up of a proton
and a neutron. Well, except hydrogen,
which doesn’t have a neutron,
and a cloud of electrons gravitates around it.
If we look at the nucleus a bit closer – at the protons
and neutrons, we see that they are composed of
quarks stuck to each other by gluons, and it’s these that
ALICE is observing, and especially how they behaved
a few moments after the Big Bang. They formed
a sort of quark-gluon plasma, a primitive soup

English: 
of particles. This soup can only be recreated here,
in the LHC, by heating matter to a temperature
100 000 times higher than the temperature
at the centre of the sun and
by compressing the matter using a pressure equivalent
to 100 times the weight of the earth on the head of a pin.
To achieve this, physicists have to bring lead ions
into collision inside the LHC,
which passes through the centre.
The I in ALICE stands for Ion. The detector measures
26 metres in length, stands 16 metres tall
tall and weighs 10 000 tonnes. Now,
let’s go and see the control centre.
So here we are: this is the final stage.
This is where scientists observe
the quark-gluon plasma, as it dilates
and cools. More than 1000 scientists work at ALICE,
spread across 100 institutes in 30 countries worldwide.
I never realised that so many people
were interested in quarks and gluons.
But that’s what research on the Big Bang is like.

French: 
de particules. Cette soupe ne peut être créée que ici,
dans le LHC, en chauffant la matière à une température
100 000 fois supérieure à celle qui règne au centre
du Soleil et comprimer la matière
en exerçant une pression équivalente à
100 fois le poids de la Terre sur une tête d’épingle.
Pour réussir à ça, en fait, il faut se faire collisionner
des ions de plomb à l’intérieur du LHC qui passe ici,
juste là, au centre du détecteur.
D’ailleurs, le "I" de ALICE, c’est pour Ion. Le détecteur
mesure 26 mètres de long, 16 mètres de haut,
et pèse 10 000 tonnes. Maintenant, on va voir le centre de contrôle.
Donc voilà : l’étape finale, c’est ici. C’est ici que 
les scientifiques observent ce plasma
de quarks et de gluons, qui se dilate
et se refroidit. Ils sont plus de 1 000 scientifiques
à travailler sur ALICE, répartis dans
100 instituts de 30 pays
dans le monde. Moi j’imaginais pas qu’il y avait autant
de monde qui s’intéressait aux quarks et aux gluons.
Mais c’est ça, la recherche sur le Big Bang.

English: 
- Camille Bonvin, you are a professor at the University
of Geneva. You have also worked here at CERN
for about a year and a half, so I won’t introduce
John Ellis to you.
I guess you’ve seen each other in the corridors?
- Yes!
- Yes, we know each other!
- John works on dark matter and you work on
dark energy. What’s that?
- The honest answer to that question, Tania, is that
we don’t really know. In fact, we’re not even sure if
dark energy exists. Dark energy is a new form
of energy, whose existence we have predicted
to explain a phenomenon in our universe that we don’t
understand. John talked to us about
the Big Bang theory.
According to this theory, the universe is growing
over time, so the distance between two points
in the universe is getting bigger.
The universe contains matter, as well as
stars and galaxies, which are massive
and have a certain weight. And since matter attracts
matter through the force of gravity, we expect
that the mass of the universe makes it difficult
for it to expand, that it slows down
the expansion of the universe.

French: 
- Camille Bonvin, vous êtes Professeur à l’Université
de Genève. Vous avez travaillé aussi ici au CERN,
à peu près un an et demi, donc je ne vous présente pas
John Ellis, vous vous êtes croisés dans les couloirs ?
- Oui !
- Oui, on se connaît !
- Vous vous connaissez. John travaille sur la
matière noire, et vous sur l’énergie sombre.
C’est quoi ?
- Alors, la réponse honnête à cette question, Tania,
c’est qu’on ne sait pas vraiment.
En fait, on n’est même pas sûrs si
l’énergie sombre existe. Donc l’énergie sombre, c’est une
nouvelle forme d’énergie dont on a postulé l’existence
pour expliquer un phénomène qu’on ne comprend pas
dans notre Univers. John nous a parlés de la théorie
du Big Bang.
Selon cette théorie, l’Univers croît au cours du temps,
donc la distance entre 2 points
dans l’Univers grandit.
Et puis, maintenant, l’Univers contient de la matière,
il contient des étoiles, des galaxies, qui sont massives,
qui ont un certain poids. Et comme la matière
attire la matière, au travers de la force de gravitation,
on s’attend à ce que
la masse de l’Univers rende l’expansion difficile,
à ce que ça ralentisse l’expansion de l’Univers.

English: 
- So, that means that it’s like an apple,
if we take an object that we’re familiar with:
when we throw it up into the air,
- at a given moment, little by little it stops...
- And then it falls down.
- Exactly, it falls back down.
- Yes, the apple is attracted by the earth’s mass.
The speed at which it moves away from us
gradually decreases. It’s the same with the universe.
- So that means that the universe...
- Yes. We would expect the universe to expand
more and more slowly. And then, if there is
sufficient matter inside it, we expect that
that at a certain moment the expansion will stop
and the universe will contract.
- It’s the Big Crunch.
- A Big Bang,
- and then a Big Crunch, like this!
- Exactly.
- But that’s not what’s happening?
- No. In fact, we observe exactly the opposite.
We observe that the speed at which the universe
is expanding is increasing over time.
If I take the example of the apple again, it’s as if,
when I throw it up in the air, it moves away from me
faster and faster, it accelerates far away from me.
And that’s a complete contradiction
of everything we know
about apples and everything we know about
the law of gravity. It means that there’s something

French: 
- Donc, ça veut dire que, si on prend des choses qu’on
connaît, c’est comme une pomme :
quand on la lance en l’air,
à un moment donné, elle s’arrête petit à petit…
- Et ça retombe.
- Exactement, ça retombe.
- Exactement. La pomme est attirée
par la masse de la Terre.
Donc la vitesse à laquelle elle s’éloigne de nous est
de plus en plus petite. Pour l’Univers, c’est pareil.
- Alors ça voudrait dire qu’après, l’Univers...
- Oui. Alors, d’abord, on s’attend
à ce que la vitesse à laquelle
il s’étend soit de plus en plus petite. Et puis, s’il y a
suffisamment de matière à l’intérieur, on s’attend à ce
qu’à un certain moment, l’expansion s’arrête,
et puis l’Univers se recontracte.
- C’est le Big Crunch.
- Donc ça ferait un Big Bang,
et ensuite un Big Crunch, comme ça !
- Exactement.
- Et ce n’est pas ce qui se passe ?
- Ben non. En fait, on observe exactement le contraire.
On observe que, la vitesse à laquelle l’Univers s’étend,
est de plus en plus grande au cours du temps.
Si je reprends l’exemple de la pomme,
c’est comme si, lorsque je la lance en l’air,
elle s’éloigne de moi de plus en plus
rapidement, elle accélère loin de moi. Et ça, c’est en
contradiction complète avec tout ce qu’on connaît
des pommes et tout ce qu’on connaît de la loi de
la gravitation. Donc ça veut dire qu’il y a quelque chose
dans notre Univers qu’on ne comprend pas.
Alors, une des manières qu’on a trouvées

English: 
in our universe that we don’t understand. One of
the ways we’ve found to explain this problem
is to introduce a new form of energy, which
we call dark energy, which has very specific properties.
First of all, this energy is everywhere. It fills
the whole universe. Then, it doesn’t interact directly
with ordinary matter: that’s why we know
so little about it.
And it has this very strange property of not
being diluted when the universe expands.
If I take ordinary matter, if I’ve got,
say, a small amount of universe
with 10 particles of matter: when the volume grows,
I still have 10 particles. That means that the density
of matter decreases over time.
In the case of dark energy,
it’s not like that at all.
When the volume increases,
the amount of energy also increases.
- So if you take salt water... you could add all
the unsalted water you wanted to this glass,
and there would still be the same amount of salt in it.
- Exactly. And that’s what’s responsible for the
acceleration of the universe. Because the more the universe grows, the more dark energy we have,
and the more this dark energy
makes the universe grow. So it’s really
a phenomenon of acceleration.
- So here you’re talking about dark energy,
and you about dark matter.

French: 
pour expliquer ce problème,
c’est d’introduire une nouvelle forme d’énergie,
qu’on appelle l’énergie sombre,
et qui a des propriétés bien particulières.
D’abord, cette énergie, elle est partout.
Elle remplit tout l’Univers.
Ensuite, elle n’interagit pas de manière directe
avec la matière ordinaire : c’est pour ça, en fait,
qu’on la connaît si peu.
Et puis, elle a cette propriété très particulière
de ne pas se diluer lorsque l’Univers s’étend.
Si je prends la matière ordinaire, si j’ai,
disons, un petit volume d’Univers
avec 10 particules de matière :
quand le volume grandit, j’ai toujours
10 particules. Ce qui veut dire que la densité
de matière décroît au cours du temps.
Pour l’énergie sombre, c’est pas comme ça du tout.
Quand le volume augmente,
 la quantité d’énergie augmente aussi.
- Donc si vous prenez de l’eau salée…
En fait, si on a un verre
d’eau salée, on peut rajouter tout ce qu’on veut
d’eau pas salée, il y aurait toujours
autant de sel pourtant.
- Exactement. Et c’est ça qui est
responsable de l’accélération
de l’Univers. Parce que plus l’Univers grandit, plus
on a d’énergie sombre, et plus cette énergie sombre
fait grandir l’Univers. Donc on a vraiment
un phénomène d’accélération.
- Donc là vous nous parlez d’énergie sombre.
Vous, de matière noire.

English: 
Do we know anything about the
proportions of dark matter?
How much is there in the universe, John?
- In fact, Camille is lucky because there’s a lot more
more dark energy than dark matter.
She’s got maybe 75% of the energy
in the universe and I only have 25%.
But visible matter, like us, accounts for
just 4% of the Universe.
So that means, in fact, that we know about only 4%,
and that we don’t know anything about all the rest,
on which the two of you are working?
- Exactly.
- That’s right. So there’s plenty of work to be done!
That’s what I was just going to say!
You have a lot of work left to do.
Thank you very much!
- Thank you!
- Thanks!
That’s all from BIG SCIENCE for today.
I hope that you’ve learnt
a bit more about the Big Bang.
We’ll see you again soon for another episode.

French: 
Est-ce qu’on sait les proportions, un petit peu,
de la matière noire ?
John, il y en a combien dans l’Univers ?
- En fait, Camille a de la chance car il y a beaucoup plus
d’énergie sombre que de matière sombre.
Elle a peut-être 75% de l’énergie
dans l’Univers, et moi je n’ai que 25%.
Mais la matière visible dans l’Univers,
comme nous, ça ne constitue que peut-être 4%.
- Donc ça veut dire que, en fait, on ne connaît que 4%,
et tout le reste – ce sur quoi vous travaillez les deux,
on ne connaît pas ?
- Exactement.
- C’est ça. Donc il y a du boulot à faire !
-C’est ce que j’allais vous dire ! Vous avez beaucoup de
boulot encore. Merci beaucoup !
- Merci à vous !
- Merci !
Voilà, BIG SCIENCE c’est fini pour aujourd’hui.
J’espère que, grâce à nous, vous en saurez un tout
petit peu plus sur le Big Bang. On se retrouve
tout bientôt pour une nouvelle émission.
Sous-titrage : Hugo CHEMLI
