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Le CERN veut un accélérateur de particules de 100 km de circonférence

Le futur 'peut-être) accélérateur de particules du CERN. Crédits : CERN.

Le CERN vient de soumettre son rapport préliminaire (FCC) visant à concevoir, à l’avenir, un accélérateur de particules de 100 km de circonférence. Si le projet se concrétise, certains des plus grands mystères de l’Univers pourraient un jour nous être dévoilés.

Le LHC – grand collisionneur de hadrons – qui vient de fêter ses 10 ans, est un anneau de 27 kilomètres de circonférence muni de milliers d’aimants supraconducteurs. Ces derniers permettent de maintenir les particules accélérées à l’intérieur de l’anneau. L’idée consiste alors à faire entrer en collision ces particules à une vitesse avoisinant celle de la lumière. En créant ses “mini Big Bang”, les physiciens tentent alors d’en apprendre davantage sur la nature fondamentale de la matière.

100 km de circonférence

Et si le LHC nous a permis de grandes avancées – confirmant par exemple en 2012 l’existence du boson de Higgs -, certains pensent que nous aurons à l’avenir besoin d’instruments encore plus puissants pour déverrouiller les secrets de l’Univers. En ce sens, des responsables de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) viennent de présenter les résultats d’une étude visant à concevoir un accélérateur de particules de 100 km de circonférence. Coût de l’opération : environ 9 milliards d’euros.

CERN
Crédits : CERN.

Répondre à des questions fondamentales

«L’objectif ultime de l’étude FCC est de proposer un accélérateur de protons supraconducteur prenant la forme d’un anneau de 100 km de circonférence et capable de fournir une énergie allant jusqu’à 100 TeV, soit une puissance environ dix fois supérieure à celle du LHC, explique Frédérick Bordry, du CERN. Une telle énergie rendrait possible des études de précision sur la manière dont une particule de Higgs interagit avec une autre particule de Higgs. Le programme de physique, dit-il, pourrait commencer d’ici à 2040, au terme de l’exploitation du LHC».

Les opportunités de connaissances avec un tel instrument sont énormes, et certaines questions fondamentales pourraient enfin trouver une réponse. Pourquoi la gravité est-elle si faible comparée aux trois autres forces ? Pourquoi le boson de Higgs est-il si incroyablement léger ? Où est donc passée l’antimatière de l’Univers ? Ou encore quelle est la nature de la matière noire ?

On rappelle par ailleurs que la Chine construit actuellement son propre accélérateur de particules, quasiment quatre fois plus grand que le grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN. Celui-ci devrait pouvoir entrer en service aux alentours de 2030, à 300 km à l’est de Pékin. Les chercheurs chinois ambitionneront alors de générer des millions de bosons de Higgs dans le but de recréer les conditions primitives ressenties peu après le Big Bang.

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