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Tours de chauffe pour le LHC

Après 14 mois d’arrêt, le plus grand accélérateur de particules du monde a enfin redémarré ! Le LHC (Large Hadron Collider) permettra d’approfondir les connaissances de « la physique des deux infinis », de l’astrophysique à l’infiniment petit… Le 20 novembre dernier, des faisceaux de protons, ces petites particules élémentaires constitutives des atomes, ont réalisé leurs premiers tours dans le ventre du plus puissant accélérateur du monde : le LHC… Le but de cette aventure ? Réaliser des collisions à haute énergie afin d’étudier les composants fondamentaux de la matière. Le LHC devrait en effet permettre, une fois à plein régime, d’appréhender le fonctionnement de l’univers.
 

« Un projet d’une envergure unique dans l’histoire de l’humanité » selon le physicien Yves Sirois de l’institut des particules IN2P3 ! Qu’on en juge : A plus de 100 mètres de profondeur, à l’aplomb de la frontière franco-suisse, un immense anneau de 27km de long ! Des protons, accélérés à une vitesse proche de celle la lumière (300 000 km/s), entrent en collision à une énergie encore jamais atteinte, sept fois supérieure à l’accélérateur de Chicago, le plus puissant jusqu’ici ! Une myriade de particules « élémentaires » se créé alors, semblables à celles émises lors du Big Bang et aujourd’hui disparues ! Un scénario idyllique…qui aurait pu se produire dès le mois de septembre 2008, si le fonctionnement du LHC n’avait pas été stoppé par une cascade d’événements malencontreux ! En effet, pour guider les protons dans leur course et accélérer les faisceaux de protons, plus de 9000 aimants sont en place au sein du LHC. Des aimants particuliers, qui, grâce à un système de circulation d’hélium liquide sont refroidis à une température de -271°C pour ne pas opposer de résistance électrique. Mais l’an dernier, à cause d’une mauvaise soudure sur un câble reliant deux aimants, un court-circuit s’est en effet produit, créant un arc électrique qui a fait fondre l’enceinte autour du câble. L’hélium s’y est engouffré violemment, endommageant une cinquantaine d’aimants et souillant sur près d’un kilomètre, les tubes où circulent les particules ! 14 mois d’arrêt pour une mauvaise soudure ! « Un sacré coup au moral sur le moment. Mais un délai minime au regard des 20 ans de gestation qui ont été nécessaires à la conception du LHC » tempère Yves Sirois. Du coup, les scientifiques se sont remis au travail.

A la recherche du boson de Higgs

Car l’enjeu est de taille : il s’agit de « comprendre la brisure de symétrie électrofaible » c’est-à-dire de découvrir ce qui est responsable de la masse des particules. « Dans la théorie physique -appelée « Modèle Standard »- qui décrit le comportement des particules, le responsable, c’est le boson de Higgs  ». Cette particule théorique qui valide la théorie du Modèle Standard, reste pour l’instant introuvable. Sa découverte serait donc un véritable aboutissement pour les théories physiques actuelles. Avec, à la clef, la compréhension de la structure initiale de l’univers peu après le Big Bang et la connaissance des interactions fondamentales entre les particules. Mieux encore, les expériences du LHC pourraient permettre d’identifier les particules qui constituent la matière noire ! Une substance fantôme qui formerait 90% de la matière dans l’Univers et qui interviendrait dans la rotation des galaxies. De quoi laisser rêveur !

En pratique, au cœur du LHC, les paquets de particules entreront en collision au niveau de quatre aiguillages où se trouvent quatre immenses appareils de détection et de mesure nommés Atlas, CMS, Alice et LHCb. Les deux premiers sont des détecteurs dits universels. « Ils ont pour vocation de traiter l’ensemble des problèmes physiques que se pose le LHC » indique Yves Sirois. « Les résultats obtenus vont certainement façonner la physique des particules du 21ème siècle. On ne peut pas se permettre de baser toute l’évolution d’une discipline sur une expérience unique. La confrontation des résultats entre le CMS et l’Atlas est donc essentielle ! » précise Daniel Fournier, responsable CNRS de l’Atlas. Le troisième détecteur, Alice étudiera plus spécifiquement la matière telle qu’elle se présentait dans les premiers instants de l’Univers. Quant au LHCb, il tentera de percer les mystères de l’antimatière, disparue en quasi-totalité peu après le Big Bang.

Un redémarrage en douceur

Et cette fois-ci, pour mettre toutes les chances de leur côté, les scientifiques ont décidé de redémarrer le LHC en douceur, à « faible » énergie : 450 Giga electron Volt, afin « de suivre le parcours des protons dans la machine, de contrôler les dimensions de leurs faisceaux et de les synchroniser ». Le but étant « qu’ils entrent en collision aux bons endroits » confie le physicien François Vazeille du Cern. Car, si tout se passe bien, le Cern envisage de réaliser des collisions à 1200 GeV avant Noël, « ce qui serait déjà un record du monde »  ! A terme, les expériences devraient se faire à près de 7 000 GeV. Après un an d’attente et de tests, les physiciens sont désormais plus prêts que jamais à faire entrer le LHC dans l’histoire des sciences !


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8 réactions à cet article    


  • amipb amipb 3 décembre 2009 12:34

    Le LHC a subi une nouvelle embûche : http://www.theregister.co.uk/2009/12/02/lhc_power_failure_again/

    Ce projet commence à sentir quelque peu le roussi. A-t-il été suffisamment réfléchi ou s’agissait-il de le mettre en route au plus vite, au détriment de toutes les phases de test nécessaires ?


    • Céphale Céphale 3 décembre 2009 14:00

      Merci à l’auteur pour ces explications. Un peu d’air pur dans un monde de blabla.


      N.B. J’ai passé mon DEA de physique corpusculaire en 1961, année où l’on commençait tout juste à parler des quarks.

      • geo63 3 décembre 2009 14:34

        Bonjour Céphale. Je suis bien content de trouver un collègue ancien car je suis absolument de la même génération et les quarks étaient réservés aux initiés ...

        Ceci dit quand je vois les quantités d’hélium liquide utilisées, je suis abasourdi. L’hélium liquide est utilisé pour les aimants des appareils de RMN à haut champ des chimistes depuis longtemps, mais ce sont des volumes absolument minimes qui sont manipulés en comparaison et pourtant les problèmes sont parfois présents ! Et je reste dubitatif devant le coût de ce seul poste budgétaire.


      • Yannick Harrel Yannick Harrel 3 décembre 2009 16:02

        Bonjour,

        Concernant l’anti-matière, je recommande cet article de Richard Taillet qui pour les profanes de mon espèces est extrêmement bien rédigé et didactique.

        http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/physique/d/antimatiere-vous-avez-dit-antimatiere_501/c3/221/p1/

        Pour en revenir au coût exorbitant du projet, je suis sidéré que certains restent stoïques devant la gabegie de sommes phénoménales transitant (et disparaissant) dans les circuits financiers mondiaux mais s’offusquent de la réalisation d’un ouvrage scientifique pouvant servir à l’ensemble de la communauté humaine quant à mieux comprendre l’origine de son univers. Certes le succès ne sera peut-être pas au bout du tunnel du collisionneur, mais ce qui est certain c’est qu’on ne le saura qu’après avoir essayé.

        Cordialement


        • Julius Julius 3 décembre 2009 16:52

          Sujet connexe : Il ya maintenant une conférence au CERN sur l’histoire des collisionneurs du CERN. Plusieurs lauréats de prix Nobel parlent. Si vous êtes intéressés (et si vous comprenez un peu la physique), vous pouvez l’écouter « live » ici (en anglais) :
          http://webcast.cern.ch/live.py?channel=Channel+1


          • pierrot123 3 décembre 2009 17:35

            Puis-je me risquer en si bonne compagnie à émettre un doute de complet béotien ?...

            Voilà :
             N’est-il pas présomptueux de penser que la connaissance ultime de toutes choses sera donnée à l’ Homme par des exploits scientifiques ?

            Car enfin, ce « LHC », s’il arrive à fonctionner un jour, ne permettra qu’une chose : vérifier si la théorie dite « du Boson de Higgs » est fondée ou non.(c’est en effet ce qui est prévu).

            -Si c’est non, ben...il faudra reprendre une bonne partie de la mécanique quantique...

            -Si c’est oui, alors...bonjour les questions en suspens, car en la matière (c’est le cas de le dire), toute avancée pose (infiniment, dirais-je) plus de questions qu’elle n’apporte de réponses.

            Et puis, franchement, vous nous voyez vivre dans un univers d’où serait absent tout mystère ?
            Où toutes les questions auraient été éclaircies, à tout jamais ?
            Où on n’aurait plus d’incertitude (bonjour, Werner H.) sur aucun phénomène naturel ?
            Où tous les Dieux , enfin, se seraient fait damer le pion par un vulgaire « LHC » ?

            Quel désespoir, alors, non ?


            • Thierry LEITZ 3 décembre 2009 20:40

              Dépenses énormes pour résultats minuscules.

              Aucune gabegie de ressources n’est acceptable. Le gaspillage de fonds publics est tout aussi répréhensible que la confiscation de valeur au profit d’une caste réduite d’actionnaires/spéculateurs.

              Parfois les mêmes, fournisseurs de matériaux et installations réalisant des marges à la hauteur du gigantisme des installations, le tout avec de l(argent public traduire « qu’on peut gaspiller » car personne ne demandera de comptes.

              Assez naïfs pour croire que ces investigations-là participent au progrès humain et à la justice qui fait tant défaut.


              • lesdiguières lesdiguières 3 décembre 2009 23:38

                Oui, mais quand est-il des risques, des dangers, à ces niveaux d’énergie on a tout à craindre, la matière ne se laissera surement pas violer aussi facilement, la preuve :

                Lire sans retenue « Je rêvais d’un autre monde » sur le site :

                http://sites.google.com/site/sflesdiguieres/home
                HL

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