LHC la plus grosse machine construite à ce jour pour la physique expérimentale

LHC le Large Hadron Collider a été mis en service mercredi 10 septembre 2008. C’est la plus grosse machine construite à ce jour pour la physique expérimentale.

– Comment est-elle conçue ?
– Que cherche-t-on à découvrir avec ce collisionneur de particules ?

La machine :

Un tube, dans lequel règne un vide identique au vide interstellaire, est situé à 100 mètres sous terre, à la frontière franco-suisse, dans un long tunnel circulaire de 27 kilomètres de circonférence.
Des protons ou des ions lourds (plomb) devraient y circuler à des vitesses proches de celle de la lumière. Leur énergie pourra atteindre 7 TeV, soit 7000 milliards d’électronvolts, à partir de 2010.

Pour se faire une idée de cette valeur, il faut savoir qu’un proton acquiert une énergie cinétique de 1 eV s’il est accéléré par une tension électrique de 1V.
Leur trajectoire est rendue circulaire par 9000 aimants supraconducteurs, fonctionnant à une température proche du zéro absolu (-271,2 °C).

En faisant tourner des paquets de protons dans les 2 sens de la circonférence, les physiciens vont pouvoir créer des collisions entre ces particules à des énergies proches de 14 TeV.

Les expériences prévues :

– Deux détecteurs (ATLAS et CMS) devraient permettre de confirmer la théorie du modèle standard s’ils détectent une particule nommée "boson de Higgs". Les physiciens pourraient alors répondre à la question : d’où vient la masse des particules ?
– Le détecteur LHCb devrait permettre de comprendre pourquoi la matière et l’antimatière ne s’équilibrent pas dans l’Univers.
– Le 4ème détecteur, surnommé Alice, sera utilisé pour observer des collisions d’ions plomb. La concentration en énergie obtenue lors de ces collisions sera telle que l’on espère accéder au plasma de quarks et de gluons qui a précédé la formation des neutrons et des protons, à l’origine de l’Univers.

Pour en savoir plus, vous pouvez :

– consulter au CDI le numéro spécial de Sciences et Vie : la matière et ses ultimes secrets (n°244)
– suivre ce lien pour parcourir le dossier du CNRS sur le Big-Bang.
– suivre ce lien pour accéder au site du CNRS et du CEA, dédié au LHC
– suivre ce lien pour voir des vidéos de quelques minutes qui expliquent comment les protons sont accélérées ou comment fonctionne le LHC.

Incident du 19/09/2008 :

Un incident technique a nécessité l’arrêt de la machine vendredi 19 Septembre. L’intervention de techniciens suppose que le tunnel soit réchauffé, puis à nouveau refroidi à -271°C. Le collisionneur devrait pouvoir fonctionner à nouveau au printemps 2009.

30 Mars 2010, 1ère collision de protons à 7 TeV :

Après 18 mois d’arrêt, le LHC est prêt à reprendre son programme de recherche. Le 30 Mars 2010à 13h06 a été provoquée la 1ère collision de protons dont les faisceaux allaient en sens contraires avec une énergie 3,5 TeV chacun.
Pour en savoir plus sur ces 1ères observations : lire le communiqué du CERN.

Juillet 2012, annonce de la découverte du boson de Higgs :
Lire le communiqué du LHC

30 mars 2018, nouvelle série de collisions de protons à 13 TeV :
Les aventures du LHC en BD