Le plus grand accélérateur de particules du monde, le Grand collisionneur de hadrons (LHC), est de nouveau en service après une pause de trois ans pour des travaux de maintenance et une mise à niveau avec plus d’énergie, des faisceaux de plus haute intensité et une plus grande précision.
Le LHC, situé au CERN, près de Genève, est de nouveau en activité et, cette fois, il est prêt à fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, pendant près de quatre ans, à une énergie record de 13,6 billions d’électronvolts. Les améliorations apportées devraient permettre aux outils du LHC d’être plus précis et de réaliser davantage de collisions de particules, d’obtenir une lumière plus intense et de découvrir de nouvelles particules dans le cadre de la théorie des champs quantiques.
Le CERN a utilisé le LHC pour découvrir le boson de Higgs le 4 juillet 2012, avant son premier arrêt prolongé. À l’époque, dans le cadre du » Run 1″ du LHC, la machine fonctionnait à 3,5 billions d’électronvolts (TeVs). La deuxième phase s’est déroulée entre 2015 et 2018, avec des faisceaux de protons entrant en collision à 13 TeV avant le deuxième arrêt prolongé. C’est maintenant l’heure du Run 3 à 13,6 TeVs ou 6,8 TeV par faisceau.
Objectif : 180 milliards de particules par paquet en 2023
Rende Steerenberg, chef du groupe des opérations au département des faisceaux du LHC, a déclaré qu’avec 6,8 TeV pour le troisième cycle, le LHC veut atteindre « 140 milliards de particules par paquet ou par faisceau ». À partir de 2023, il veut porter ce chiffre à 180 milliards de particules par paquet. « Cela nous donnera bien sûr beaucoup, beaucoup plus de collisions dans les expériences ».
Un électronvolt est une mesure de l’énergie cinétique gagnée par un électron qui accélère à partir du repos. D’où la nécessité d’un accélérateur comme le LHC avec ses 27 km de circonférence, qui accélère les particules hadroniques (comme les ions de plomb, de xénon et d’oxygène à différents niveaux du spectre de masse) de manière à former deux faisceaux voyageant dans des directions opposées, presque à la vitesse de la lumière. Les faisceaux entrent en collision dans la machine en quatre points ou « détecteurs » appelés ATLAS, CMS, ALICE et LGCb, dont chacun se concentre sur la mesure de différents types de particules hadroniques.
C’est la particule du boson de Higgs (ou onde dans la théorie quantique des champs) qui est censée donner une masse aux particules qui constituent la base des étoiles, des planètes et de tout le reste. Lorsque deux électrons interagissent, par exemple, ils échangent des particules de lumière ou photons qui sont les « porteurs de force » d’une interaction électromagnétique, explique le CERN.
Le LHC modernisé sera en mesure de créer des « faisceaux stables », une condition permettant aux scientifiques de mettre en marche tous leurs sous-systèmes pour les expériences et de commencer à prendre des données.
A la recherche de matière noire
« Nous allons concentrer les faisceaux de protons aux points d’interaction à une taille inférieure à 10 microns, afin d’augmenter le taux de collision », explique Mike Lamont, directeur des accélérateurs et de la technologie au CERN. « Par rapport au Run 1, au cours duquel le boson de Higgs a été découvert avec 12 femtobarns inversés, nous allons maintenant, au Run 3, délivrer 280 femtobarns inversés. Il s’agit d’une augmentation significative, qui ouvre la voie à de nouvelles découvertes. »
Le CERN s’attend à ce que les détecteurs ATLAS et CMS enregistrent plus de collisions au cours du troisième cycle que lors des deux cycles précédents réunis.
L’expérience LHCb a fait l’objet d’un remaniement complet et devrait multiplier par dix son taux de prise de données, tandis qu’ALICE vise à multiplier par cinquante le nombre de collisions enregistrées.
Les scientifiques espèrent répondre aux questions sur l’origine de l’asymétrie matière-antimatière dans l’univers et rechercher des candidats à la matière noire.
« Nous attendons avec impatience les mesures de la désintégration du boson de Higgs en particules de deuxième génération telles que les muons. Il s’agirait d’un résultat entièrement nouveau dans la saga du boson de Higgs, qui confirmerait pour la première fois que les particules de deuxième génération acquièrent également une masse par le mécanisme de Higgs », a déclaré Michelangelo Mangano, théoricien du CERN, dans un communiqué de presse.
Source : ZDNet.com