CERN: le LHC redémarre mardi à une énergie record

Il y a dix ans, le 4 juillet 2012, le CERN annonçait la découverte d'une nouvelle particule présentant des caractéristiques compatibles avec celles du boson de Higgs prédit par le Modèle standard de la physique des particules. KEYSTONE/CERN sda-ats

(Keystone-ATS) Dix ans après l’annonce de la découverte du boson de Higgs le 4 juillet 2012, le CERN s’apprête à aller encore plus loin dans l’infiniment petit. Une nouvelle période d’exploitation du Grand collisionneur de hadrons (LHC), avec une énergie record, démarre mardi.

Après plus de trois ans de travaux d’entretien et d’amélioration, des faisceaux circulent déjà dans le complexe d’accélérateurs de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) depuis le mois d’avril. Les équipes du LHC sont désormais prêtes à annoncer que la machine produit des faisceaux stables, condition nécessaire pour que les différentes expériences puissent mettre en marche tous leurs sous-systèmes.

Le LHC fonctionnera en continu pendant près de quatre ans à l’énergie de collision record de 13,6 milliers de milliards d’électronvolts (TeV), apportant aux expériences une précision inédite et un potentiel de découverte incomparable, a indiqué le CERN lundi dans un communiqué.

Les quatre grandes expériences du LHC ont apporté d’importantes améliorations à leurs systèmes de lecture et de sélection des données, avec l’intégration de nouveaux systèmes de détecteurs et d’une nouvelle infrastructure informatique.

Par rapport aux périodes d’exploitation précédentes, ces modifications leur permettront de collecter des échantillons de données beaucoup plus grands et de meilleure qualité. Les détecteurs ATLAS et CMS s’attendent à enregistrer plus de collisions pendant la troisième période d’exploitation du LHC que lors des deux périodes précédentes réunies.

L’expérience LHCb a été entièrement remise à niveau et prévoit de multiplier par dix son débit d’acquisition de données, tandis qu’ALICE a pour objectif de multiplier par cinquante le nombre de collisions enregistrées.

Précision accrue

Grâce à des échantillons de données plus volumineux et à une énergie de collision plus élevée, cette troisième période d’exploitation permettra d’étendre encore le programme de physique déjà très diversifié du LHC. Les équipes étudieront la nature du boson de Higgs avec une précision sans précédent, et dans de nouveaux canaux.

Elles pourront observer des processus qui étaient jusqu’à présent inaccessibles, et aussi améliorer la précision des mesures de nombreux processus connus en rapport avec des questions fondamentales, telles que l’origine de l’asymétrie matière-antimatière dans l’Univers.

Les scientifiques étudieront les propriétés de la matière à des températures et des densités extrêmes. Ils chercheront également des candidats pour la matière noire et pour d’autres phénomènes nouveaux, soit par des recherches directes, soit de façon indirecte par des mesures précises des propriétés de particules connues.

« Nous attendons avec intérêt des mesures de la désintégration du boson de Higgs en particules de deuxième génération telles que les muons. Ce serait là un résultat entièrement nouveau dans la saga du boson de Higgs. Ce serait la première confirmation que des particules de deuxième génération acquièrent également leur masse par le mécanisme de Higgs », explique Michelangelo Mangano, théoricien au CERN, cité dans le communiqué.

Quelques microsecondes après le Big Bang

Par ailleurs, un programme de collisions d’ions lourds permettra d’étudier avec une précision inégalée le plasma de quarks et de gluons (PQG), l’état de la matière qui prévalait dans les dix premières microsecondes après le Big Bang.

Enfin, diverses petites expériences auprès du LHC se préparent à explorer des phénomènes relevant du Modèle standard ou hors Modèle standard de la physique, comme par exemple les monopôles magnétiques, ou les neutrinos et les rayons cosmiques.

Le lancement de la troisième période d’exploitation du LHC sera retransmis en direct sur les réseaux sociaux du CERN et via une liaison satellite Eurovision mardi à partir de 16 heures.