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Le LHC reprend du service

Le LHC, le plus grand accélérateur de particules au monde, a été remis en service après une période de maintenance de deux ans. L’appareil, qui a mis en évidence l’existence du boson de Higgs, permettra peut-être d’expliquer les phénomènes encore non élucidés de la physique quantique comme l’hypothétique matière noire.

Le LHC, situé à la frontière franco-suisse, est le plus puissant accélérateur de particules au monde.© CNRS Photothèque / Cyril FRÉSILLON

Rappelez-vous, il y a deux ans, le LHC – le plus grand accélérateur de particules au monde situé près de Genève – permettait de confirmer l’existence du boson de Higgs. Cette particule, imaginée en 1964 par plusieurs physiciens, dont les deux Nobel Englert et Higgs, était nécessaire pour valider le « modèle standard » : le modèle sur lequel s’appuie, depuis plusieurs décennies, toute la physique moderne.

Grâce à la puissance inégalée du LHC, le boson de Higgs n’est donc plus une hypothèse. Mais après la série d’expériences qui ont permis de confirmer l’existence de cette particule, le Cern a dû procéder à plusieurs interventions sur l’anneau géant de 27 kilomètres de circonférence. Au terme de deux ans de maintenance, le LHC reprend enfin du service. Durant cette nouvelle phase d’exploitation d'une durée prévue de trois ans, l’accélérateur devrait pouvoir relever de nouveaux défis.

Plus puissant que jamais

Jusqu’à présent, le LHC n’avait pas pu travailler à sa puissance nominale. La mise en évidence du fameux boson s’est ainsi faite avec une puissance de « seulement » 7 TeV (Tera-électron-volt). Les améliorations apportées à l’anneau permettront de le pousser dans ses derniers retranchements, à 13 TeV : de quoi réaliser plus de 40 millions d’interactions par seconde en continu. Pour l’occasion, les instruments Atlas, CMS, Alice et LHCb – qui ont participé pour certains à la détection du boson de Higgs – ont également été améliorés.

LHCb, un détecteur du LHC conçu pour étudier les asymétries entre matière et antimatière à partir de particules connues sous le nom de quarks de beauté. © CNRS Photothèque / Cyril FRÉSILLON

Mais que faire d’une telle puissance ? L’un des objectifs est de comprendre de quoi est constituée l’hypothétique matière noire. L’existence de cette matière dite manquante est l’un des problèmes centraux de la physique actuelle : invisible, elle constituerait 27 % de l’énergie totale de l’Univers observable.

La découverte de nouvelles particules permettrait également de dépasser le modèle standard, en proposant, pourquoi pas, une « théorie du grand tout » aidant à la compréhension de l’infiniment grand comme de l’infiniment petit, des mécanismes de la gravité à l’échelle des particules ou encore de l’asymétrie matière/antimatière.

Après le LHC, le FCC ?

Le LHC s’améliore, mais l’après-LHC se construit déjà… La réalisation d’un collisionneur encore plus performant que le LHC a été discutée fin mars à Washington. Baptisé Futur Circular Collider (FCC), ce nouvel anneau géant de 100 km de circonférence sera enterré à 200 mètres de profondeur, près du lac Léman. Sa puissance sera telle qu’il sera capable de détecter 2 millions de bosons, à comparer à la centaine mesurée par le « petit » LHC. C’est en 2018 que le premier projet sera présenté dans le contexte de la nouvelle stratégie européenne de physique des particules. D'ici là, les résultats de la phase d’exploitation de trois ans du LHC devraient être connus.

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