in

Le LHC rallumé au niveau de puissance le plus élevé jamais enregistré

Crédits : CERN

Le Grand collisionneur de hadrons (LHC), le plus grand accélérateur de particules du monde, a été rallumé ce mardi 5 juillet après plusieurs années de mises à niveau. L’appareil fonctionne désormais à des niveaux d’énergie jamais vus auparavant. De quoi, on l’espère, percer un jour les mystères de la matière noire.

Le LHC est une structure incroyablement complexe abritant un anneau de vingt-sept kilomètres de circonférence enterré sous la frontière franco-suisse. C’est le plus grand accélérateur de particules au monde. Des faisceaux de protons (qui constituent les noyaux des atomes) y sont projetés à des vitesses proches de celle de la lumière dans les deux sens pour entrer en collision. Ces explosions génèrent parfois de nouvelles particules susceptibles de résoudre certains des plus grands mystères de l’astrophysique. Nous devons la découverte du Boson de Higgs au LHC, par exemple.

Pour ce faire, les équipes recherchent précisément des produits de désintégration révélateurs, car les particules les plus lourdes ont généralement une durée de vie courte et se décomposent immédiatement en particules plus légères.

La structure a été remise en route ce mardi 5 juillet après quatre années de remises à niveau. Ces correctifs étant terminés (des faisceaux plus denses en particules), les scientifiques veulent désormais utiliser le gigantesque accélérateur pour écraser des protons à des énergies record allant jusqu’à 13,6 billions d’électrons-volts (TeV). Un tel niveau d’énergie devrait augmenter les chances de produire des particules encore non observées.

LHC Grand collisionneur hadrons
L’une des sections du LHC, le plus grand accélérateur de particules du monde. Crédits : Wikimedia Commons / Maximilien Brice (CERN)

Mieux appréhender le fonctionnement de univers

L’un des objectifs du LHC sera notamment d’approfondir l’examen du modèle standard. Il s’agit du cadre mathématique utilisé par les physiciens pour décrire les particules fondamentales, mais aussi les forces par lesquelles elles interagissent.

Bien que ce modèle existe dans sa forme définitive depuis près de cinquante ans, il présente encore d’énormes lacunes, notamment concernant la gravité ou la matière noire. Les physiciens des particules sont particulièrement enthousiastes à l’idée de rechercher l’axion, une particule hypothétique bizarre qui n’émet, n’absorbe, ni ne réfléchit la lumière et qui est une suspecte clé pour la composition de cette étrange matière.

Les chercheurs comptent également poursuivre les travaux sur le Boson de Higgs qui n’a pas encore révélé tous ses secrets. Il s’agira notamment de déterminer sa durée de vie. Le modèle standard prédit qu’un boson de Higgs ne peut survivre que 10^–22 secondes avant de se briser en particules subatomiques. Cette nouvelle mise à jour du LHC pourrait permettre de le vérifier par l’expérience. À leur tour, ces données pourraient donner aux chercheurs plus de contraintes sur les particules en lesquelles le boson de Higgs se désintègre. Parmi ces particules figure peut-être le composant de la matière noire.

Cette nouvelle exploitation du LHC devrait durer environ quatre ans. Passé ce délai, les collisions seront à nouveau arrêtées pour de nouvelles mises à niveau qui pousseront le LHC à des niveaux de puissance encore plus élevés.