Les deux dernières années ont été plutôt exceptionnelles pour le CERN. En 2012, les expériences CMS et ATLAS ont découvert le boson de Higgs, confirmant le mécanisme élaboré 48 ans auparavant par Robert Brout, François Englert et Peter Higgs. Et en 2013, Englert et Higgs se sont vus décerner le Prix Nobel de physique pour leurs travaux.
2014 sera également une année spéciale, puisque le CERN célébrera ses 60 ans. Mais au-delà de son anniversaire, cette année le CERN prépare le Grand collisionneur de hadrons (LHC) à explorer de nouveaux territoires.
Avec la découverte du boson de Higgs, nous avons complété le Modèle Standard, la théorie actuelle qui explique de quoi toute la matière visible est faite. Mais ce type de matière ne compte que pour 5 % du contenu total de l’Univers. L’existence de matière sombre nous prouve que le modèle actuel est incomplet. Jusqu’ici, l’analyse des données prises à 8 TeV ne révèle pas pour l’instant de traces de cette matière sombre. Pour pousser nos recherches plus loin et plus vite, nous devons augmenter la portée du LHC en allant à plus haute énergie.
C’est pourquoi depuis février 2013 tous les accélérateurs et expériences du CERN sont à l’arrêt afin d’effectuer des travaux de maintenance et de consolidation. Ceci se poursuivra en 2014 pour le LHC, mais plusieurs accélérateurs du complexe du CERN reprendront du service dès cet été.
Le point de départ de la chaîne d’accélérateurs est une simple bouteille d’hydrogène. Les électrons sont arrachés aux atomes d’hydrogène par un champ électrique pour ne laisser que les protons. Ceux-ci sont ensuite accélérés dans un petit accélérateur linéaire (LINAC 2 en bas, au centre du diagramme ci-dessous). L’anneau d’ions de basse énergie (LEIR) joue le même rôle, mais avec des ions lourds.
Les protons obtiennent une poussée supplémentaire dans le Booster avant d’être injectés dans le plus vieil accélérateur du CERN encore en service, le synchrotron à protons (PS). Puis les protons sont dirigés vers le supersynchrotron à protons (SPS) où ils atteignent une énergie de 450 GeV (soit 450 milliards d’électronvolts). C’est l’étape finale avant l’injection dans le LHC où des énergies près de trente fois plus grandes seront atteintes en 2015, soit 13 TeV.
Les faisceaux issus de la chaîne d’accélérateur alimentent aussi d’autres zones expérimentales comme ISOLDE et n-TOF où un très grand nombre d’expériences nucléaires prennent place. D’autres protons sont dirigés vers une cible pour produire des antiprotons pour le Décélérateur d’Antiprotons (AD), un laboratoire consacré à l’étude de l’antimatière. Ces expériences reprendront toutes leurs activités en 2014.
Tous les travaux de consolidation du LHC et de ses expériences s’effectuent en parallèle. ATLAS et CMS prévoient d’achever leurs travaux sur les détecteurs avant novembre. ALICE sera prêt début décembre et LHCb début janvier 2015.
Dans le même temps, tous les physicien-ne-s qui ne sont pas impliqué-e-s dans ces travaux finalisent les analyses des données prises jusqu’en 2013, préparent de nouvelles simulations à plus haute énergie, améliorent les algorithmes de reconstruction des données ou rendent les critères de sélection du système de prise de données plus performant. Tout le monde doit relever le défi d’être prêt à traiter plus de données récoltées à plus haute énergie. Tout ça dans l’espoir que nous serons peut-être récompensé-e-s encore une fois par de nouvelles découvertes puisqu’il reste encore tout un monde à découvrir.
Pauline Gagnon
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