Le LHC explore depuis dix ans des territoires de l'extrême

Le 10 septembre 2008, le grand collisionneur de hadrons (LHC) était mis en route au CERN. Les ...
Le LHC explore depuis dix ans des territoires de l'extrême

Le LHC explore depuis dix ans des territoires de l'extrême

Photo: KEYSTONE/LAURENT GILLIERON

Le 10 septembre 2008, le grand collisionneur de hadrons (LHC) était mis en route au CERN. Les physiciens avaient à l'époque placé beaucoup d'espoirs dans cette formidable machine à disséquer la matière. Dix ans après, ils peuvent se dire comblés.

Le plus puissant accélérateur de particules au monde a notamment permis de confirmer expérimentalement, en 2012, l'existence du boson de Higgs. Insaisissable jusqu'alors, ce boson était uniquement déduit de la théorie. Il explique pourquoi des particules subatomiques ont une masse et pourquoi d'autres en sont dépourvues.

Cette découverte a constitué un grand pas en avant dans la compréhension de l'infiniment petit et conforté le modèle standard de la physique des particules, la théorie décrivant les particules et leurs interactions. Les physiciens n'ont pour l'instant pas eu à chambouler tous leurs plans pour s'adapter à une réalité nouvelle.

Même si la traque du boson de Higgs a constitué une mission prioritaire du LHC, l'accélérateur permet aussi d'autres avancées dans des domaines dignes d'une série de science-fiction. Des expériences sont ainsi menées sur la mystérieuse matière noire, les propriétés de l'antimatière, la recherche de dimensions cachées.

Un bijou de technologie

Le LHC n'est pas seulement l'une des plus extraordinaires machines jamais construite. L'accélérateur de particules représente aussi une prouesse technologique hors normes. Enfoui à 100 mètres sous terre, l'anneau long de 27 kilomètres est tapissé de puissants aimants chargés de guider les faisceaux de protons et d'ions.

Le tube est refroidi à moins 271 degrés celsius, soit 2 degrés de plus seulement que le zéro absolu, ceci afin que les aimants puissent fonctionner à l'état de supraconducteur. C'est dans ce congélateur que se produisent les collisions entre protons, à des énergies que n'avait encore jamais atteintes un accélérateur.

Dans une première phase de fonctionnement du LHC, les protons se sont entrechoqués à 7 TeV (téraélectronvolt). En 2015, l'énergie des collisions s'est progressivement élevée à 13 TeV. En 2021, cette valeur sera même portée à 14 TeV, soit la capacité maximale de la machine.

A de tels niveaux d'énergie, les scientifiques partent à l'exploration de contrées inconnues, et des surprises pourraient les attendre, les poussant à modifier radicalement leur vision du monde. Les concurrents du LHC ne lui arrivent pas à la cheville dans ce domaine. Ainsi, le Fermilab de Chicago atteint les 2 TeV.

Déjà l'après

Le LHC est prévu pour fonctionner jusqu'en 2040. D'ici là l'accélérateur va subir une grande mue afin d'accroître significativement le nombre de collisions entre protons qu'il produit. Actuellement, le nombre de collisions s'élève à 1 milliard par seconde. En 2026, ce chiffre sera multiplié par cinq.

Les scientifiques auront ainsi plus de données à analyser et plus de chances de tomber sur des événements nouveaux. Des particules encore invisibles aujourd'hui pourraient être détectées avec la machine améliorée. Le boson de Higgs pourra aussi mieux être étudié, car il sera produit en plus grande quantité.

Construire une machine telle que le LHC demande du temps et surtout de l'anticipation. Ainsi, le CERN songe déjà au successeur du grand collisionneur de hadrons. Il s'agirait d'un accélérateur de 100 kilomètres de circonférence. Il serait situé à cheval sous la frontière franco-suisse, comme l'est le LHC.

/ATS
 

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