Le LHC, le plus puissant accélérateur de particules au monde, va subir une profonde transformation. La gigantesque machine de 27 kilomètres de circonférence va être modifiée pour multiplier le nombre de collisions entre protons qu'elle produit.
La cérémonie de début du chantier s'est déroulée vendredi, à Meyrin (GE), au siège du CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire). L'accélérateur amélioré entrera en principe en service en 2026. Le coût des travaux s'élève à 950 millions de francs, financés par le CERN et des contributions extérieures.
Un accélérateur se définit notamment par l'énergie à laquelle il arrive à faire collisionner les particules. Dans ce domaine, le LHC n'a pas de concurrent. Aujourd'hui, les protons s'entrechoquent à une énergie de 13 TeV (tera-électron-Volts). En 2021, cette valeur sera même portée à 14 TeV, au maximum des capacités de la machine.
Un accélérateur plus lumineux
Mais un accélérateur s'évalue aussi au nombre de collisions entre particules qu'il parvient à créer dans un laps de temps donné. C'est cette caractéristique, appelée luminosité, que veulent améliorer les responsables du CERN avec la métamorphose que va subir le LHC ces prochaines années.
Actuellement, le LHC produit 1 milliard de collisions de protons par seconde. Après transformation, l'accélérateur sera capable d'en générer cinq fois plus durant la même seconde. Cette hausse du nombre de collisions permettra aux physiciens de mieux voir l'infiniment petit et les briques qui composent la matière.
'On peut comparer cette augmentation de la luminosité à l'utilisation d'un microscope', a expliqué le professeur Lucio Rossi, responsable du projet LHC à haute luminosité. Des particules encore invisibles avec les appareils d'aujourd'hui pourraient être détectées avec l'accélérateur amélioré, espèrent les scientifiques.
Un boson devenu moins rare
Grâce au LHC, l'existence du boson de Higgs avait récemment pu être confirmée. Le LHC à haute luminosité, à titre d'exemple, produira chaque année au moins 15 millions de bosons de Higgs, contre trois millions en 2017. L'étude approfondie de ce fameux élément de la matière, surnommée la particule de Dieu, pourra ainsi être menée.
L'analyse détaillée du boson de Higgs serait susceptible d'apporter certains éclaircissements à des questions encore sans réponse en cosmologie. Le boson de Higgs est ainsi soupçonné d'avoir joué un rôle dans l'inflation de l'univers, une phase d'expansion plus rapide que la vitesse de la lumière, a rappelé le professeur Rossi.
La transformation du LHC pour le rendre plus lumineux va durer des années et s'annonce comme un véritable défi technologique. Un tel faisceau de particules, si puissant, a besoin de matériel pionnier pour être contrôlé. Des détecteurs innovants seront aussi installés, comme des yeux adaptés à la nouvelle lumière, a noté M. Rossi.
Coopération mondiale
Il s'agira de repousser les limites de la science et de la technologie, a résumé la professeure Isabel Bejar Alonso, qui s'occupera notamment des aspects techniques de la transformation du LHC. Des composants et des appareils venus des quatre coins du monde seront installés entre 2024 et 2026.
Le LHC à haute luminosité est prévu pour fonctionner jusqu'en 2040. Il s'agit d'un nouveau chapitre de l'histoire du CERN, a déclaré la directrice générale du laboratoire de recherche Fabiola Gianotti. Après le LHC à haute luminosité, un nouveau super accélérateur de particules de 100 kilomètres de long pourrait être construit.
/ATS
