«Comment sommes-nous arrivés dans l’univers?»

Robert Aymar à 100 mètres sous terre, dans le tunnel du LHC. Keystone Archive

Les questions auxquelles s'attaque le LHC, le nouvel accélérateur du CERN touchent à la création de la matière, au «premier début de notre existence». Elles ne sont rien moins qu'essentielles, a rappelé au Club suisse de la presse, Robert Aymar, directeur général de l'institution.

Savoir ce qui s’est passé quelques fractions de secondes après le Big Bang, de quoi est faite la matière noire ou si le boson de Higgs existe ailleurs que sur le papier, cela va-t-il vraiment changer ma vie ?

«L’humanité a toujours cherché à comprendre son environnement», réplique Robert Aymar, invité du Club ce mardi à Genève.

«Les questions les plus essentielles, c’est comment l’univers a été créé, quelle a été son évolution, comment sommes-nous arrivés dans cet univers, ou comment la matière vivante a été créée à partir de la matière inerte…», ajoute le directeur général du CERN.

Difficile dès lors de ne pas être d’accord: ces questions sont bien essentielles et devraient intéresser tout le monde.

Comme au début des temps

Pour tenter d’y répondre, le CERN peut compter depuis plus d’un demi-siècle sur les talents d’une bonne moitié de la communauté mondiale des physiciens des particules. Et sur des machines comme il n’en existe nulle part ailleurs.

Dernière en date, le LHC, ou grand collisionneur de hadrons, va commencer à monter en puissance dans quelques semaines. Contrairement à son prédécesseur, le LEP, qui envoyait les uns contre les autres des électrons, le nouvel engin fera entrer en collision des faisceaux de protons, nettement plus lourds et plus énergétiques.

«Ces collisions créent des conditions d’énergie voisines de celles qui existaient au moment de la création du monde», explique Robert Aymar. Elles génèrent donc des particules du même type que celles qui sont nées avec le Big Bang, et dont l’étude permet de mieux comprendre ce qui a pu se passer au début des temps, il y a treize milliards et demi d’années.

Higgs y es-tu ?

A cette époque, si l’on en croit la théorie généralement admise, les particules n’avaient pas de masse. Et c’est en refroidissant que l’univers primordial aurait créé un champ de force, nommé «champ de Higgs». Pour faire court en effet, l’histoire n’a retenu que le nom du premier des trois savants qui ont postulé son existence: Peter Higgs, Robert Brout et François Englert.

La particule associée à ce champ, le boson de Higgs serait donc celle qui donne leur masse aux autres, selon un processus que le physicien britannique aujourd’hui presque octogénaire explique de la manière suivante:

Imaginons une vedette quelconque qui pénètre dans une salle remplie de fans. La première est le boson, les autres sont le champ de Higgs. Quand la star traverse la pièce, les gens s’agglutinent autour d’elle et freinent sa progression. Elles lui donnent ainsi une inertie, et donc une masse.

Dans la pratique, la traque de ce boson est rendue terriblement difficile par le fait que personne ne connaît sa propre masse. On doit donc explorer systématiquement la gamme des masses dans laquelle il est censé se trouver. Et c’est principalement pour ça qu’a été construit le LHC.

Il se pourrait toutefois que l’on ne trouve rien, simplement parce que le boson de Higgs n’existe pas. Dans ce cas, la théorie s’écroule et les physiciens devront en élaborer une nouvelle afin d’expliquer pourquoi les particules ont une masse… théorie qu’il faudra naturellement ensuite démontrer par l’expérience.

Langage universel

Pour résoudre des problèmes d’une telle complexité, on comprend que le CERN mobilise l’élite mondiale des physiciens. Sans considération de nationalité.

«Le talent humain n’a pas de frontières», rappelle Robert Aymar, rendant hommage aux «visionnaires qui ont créé le CERN à la sortie de la Seconde Guerre mondiale et qui ont su dès le départ en faire un instrument d’unification de l’Europe, où les ennemis d’hier travaillent ensemble».

Rapidement, cette collaboration européenne, «usant du langage universel qu’est le langage scientifique», est devenue planétaire. Durant toute la guerre froide, Américains et Soviétiques s’y côtoient et échangent leurs résultats. Et aujourd’hui, on y verra facilement Indiens et Pakistanais ou Arabes et Israéliens travailler ensemble.

A l’obtention d’un nouveau Prix Nobel ? «Impossible !, répond Robert Aymar. Le Nobel ne peut être attribué qu’à trois physiciens au maximum, alors que depuis les débuts de sa conception il y a 20 ans, le LHC en a employé plus de 9000».

Une boutade ? Certainement, mais qui souligne bien à quel point les grandes découvertes aujourd’hui ne peuvent plus être que le fruit d’un travail d’équipe.

swissinfo, Marc-André Miserez

Démarrage en douceur

«Il n’y a pas de bouton sur lequel on appuierait pour mettre en route le LHC», explique Robert Aymar, pour illustrer le lent processus de démarrage de la machine.

Actuellement, les sept huitièmes de l’anneau géant de 27 kilomètres ont été amenés à 271 degrés en-dessous de zéro, température nécessaire au fonctionnement des aimants qui accélèrent les particules. Il reste un dernier tronçon à refroidir, ce qui prendra quelques semaines.

Les premiers faisceaux de protons devraient donc commencer à circuler dans les tubes dès le début du mois de juillet. La montée en puissance sera progressive, en raison d’indispensables tests de sécurité, et la première collision «utile» pour les chercheurs aura lieu dans le courant de l’été.

Mais il serait proprement miraculeux que celle-ci révèle d’un coup le boson de Higgs. «On accumulera des mesures pendant deux ans et leur interprétation demandera beaucoup de temps», souligne le patron du CERN.

Les chefs d’Etat et de gouvernement des pays qui ont participé à l’aventure n’attendront pas jusque là: ils sont déjà conviés à l’inauguration officielle du LHC le 21 octobre 2008.