Moteur de recherche

 

Espace presseThema

Attention article publié avant décembre 2005

Quand le LHC fera éclater ses protons

À la recherche du boson de Higgs

Assemblage de la virole externe de l'aimant CMS.

Au CERN, à Genève, se prépare le dispositif expérimental le plus ambitieux de l'histoire de la physique des particules. Ce projet scientifique et technique de grande ampleur, qui ne mobilise pas que l'Europe, devrait être opérationnel en 2007.

Pour percer les secrets de la matière à l'échelle subatomique, les physiciens mènent, depuis plus d'un demi-siècle, une véritable course au gigantisme. Des accélérateurs ou collisionneurs de particules de plus en plus puissants et performants sont nécessaires pour sonder la matière et les forces qui l'animent à des échelles de distance de plus en plus petites. Dans quelques années, le champion de cette course sera le LHC (Large Hadron Collider, ou Grand collisionneur de hadrons) qu'est en train de construire le Laboratoire européen de physique des particules, le CERN1, situé près de Genève.
Ce collisionneur accélérera, à une vitesse très proche de celle de la lumière, deux faisceaux de protons parcourant en sens inverse un tunnel circulaire de 27 km de circonférence. Dans les points de croisement des faisceaux, des protons se percuteront violemment, à des énergies de 14 TeV 2 par collision proton-proton, sept fois plus que celles des collisions proton-antiproton produites par le Tevatron américain, le collisionneur le plus énergétique actuellement en fonctionnement. L'énergie libérée se matérialisera en particules, dont l'analyse (comptage, identification, mesure de leurs énergies et impulsion, etc.) permettra de tester plus avant les théories actuelles sur le monde des particules élémentaires. En particulier, les physiciens attendent du LHC la mise en évidence d'une particule dont les théoriciens prédisent l'existence depuis presque trente ans : le boson de Higgs.
Le fameux boson de Higgs est quasiment la dernière pièce-maîtresse du « modèle standard » de la physique des particules, qui englobe trois des quatre interactions fondamentales (les interactions électromagnétique, faible, et forte). Cette particule joue un rôle-clé dans le mécanisme censé conférer une masse aux autres particules. Sa découverte est donc l'un des enjeux scientifiques fondamentaux du LHC. Les physiciens ont la certitude que le LHC a les caractéristiques requises pour la découvrir ; et que même dans le cas où les bosons de Higgs n'existeraient pas, le collisionneur permettra de découvrir d'autres particules ou phénomènes, par exemple la « supersymétrie » postulée par certaines théories allant au-delà du modèle standard, qui permettront aux théoriciens d'avancer et d'explorer de nouvelles pistes.
Le défi scientifique se double du défi techno- logique et industriel que constitue la construction du collisionneur et des deux énormes complexes de détection, comparables et dénommés ATLAS et CMS, qui l'accompagneront. ATLAS, par exemple, regroupe plusieurs types de détecteurs rassemblés dans un cylindre de 26 m de long et 22 m de diamètre ; c'est un assemblage de plus de 100 millions d'éléments de détection, qui fourniront chacun 40 millions de mesures par seconde. Près de 2 000 physiciens et ingénieurs travaillent depuis dix ans sur ATLAS, dont le coût est de 350 millions d'euros. Le coût total du LHC, lui, est d'environ 2 milliards d'euros.
Le projet LHC implique une collaboration à l'échelle mondiale où des pays, comme les États-Unis, la Russie, le Canada ou le Japon, apportent une contribution conséquente, qui s'ajoute à celle du noyau européen (le CERN comporte 20 états-membres, tous européens). Comme ses prédécesseurs, le projet LHC a et aura de nombreuses retombées techniques et industrielles (technologie de la supra- conductivité, appareillages médicaux, réseaux informatiques pour le calcul et le traitement de données, etc.), dont bénéficient les pays participants. Tout cela ne va pas sans difficultés budgétaires, techniques ou autres, qui ont fait glisser le calendrier de réalisation. À ce jour, la construction d'ATLAS et de CMS est plus qu'à mi-course, tandis que 150 des 1 300 aimants dipolaires du LHC sont en cours de fabrication. Aux dernières nouvelles, le LHC devrait être à pied d'œuvre en 2007.


Haut de page

Sommaire

à lire

C. Llewellyn Smith, « Le Grand Collisionneur de hadrons ». Pour la Science, septembre 2000, pp. 74-81.

Contact

Étienne Augé
Laboratoire de l'accélérateur linéaire (LAL)
CNRS-Université Paris 11
Tél. : 01 64 46 89 37
Mél : auge@lal.in2p3.fr

Consulter le site web : in2p3
Consulter le site web : cern

Retour à l'accueilContactcreditsCom'PratiqueAccessibilité : aide