Naissance d’un futur accélérateur de particules géant pour l’infiniment petit

L’avenir d’un futur accélérateur de particules se précise. Le 2 février, l’instance dirigeante de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), représentant les vingt-trois pays membres, a pris connaissance du rapport de faisabilité à mi-parcours du gigantesque instrument Future Circular Collider (FCC) prévu à l’horizon 2045. Dans un tunnel de 90 kilomètres de long, des électrons y percuteront des positrons à grande vitesse, afin de générer en grande quantité de nouvelles particules comme le boson de Higgs (découvert en 2012 au CERN par le prédécesseur du FCC, le Large Hadron Collider, ou LHC). Aucun « obstacle » n’a été identifié pour cette installation trois fois plus grande que le LHC, avec des collisions dix à cent fois plus énergétiques. Le tunnel, à 200 mètres sous terre environ en moyenne, sera plus long que l’autoroute urbaine A86, qui fait le tour de la région parisienne.
Source : CERN
Infographie : Le Monde
L’objectif de cet équipement est de répondre à plusieurs mystères lancinants, comme la disparition de l’antimatière, la nature de la matière ou de l’énergie noire, la masse non nulle du neutrino… Cela passe par des mesures de précision des masses et des interactions entre particules élémentaires, dans l’espoir de trouver des écarts à ce que la théorie prévoit. Les physiciens savent qu’elle n’est pas suffisante, mais ignorent à quelle échelle d’énergie ses prédictions seront fausses et voudraient le savoir grâce au FCC.
Une seconde phase de ce projet, après plusieurs années d’exploitation des collisions électrons-positrons, remplacera ces dernières par des protons, afin d’observer d’éventuelles nouvelles particules dont la présence expliquerait ces anomalies. L’ancien LHC pourrait alors servir de premier étage d’accélération.
La Chine possède un projet concurrent assez proche dans son design, mais que ce pays entend construire quasiment seul, alors que le CERN promeut une vaste collaboration internationale.
La principale difficulté a été le choix de l’emplacement, résultat de contraintes géographiques (proximité des routes et des lignes haute tension, mais surtout acceptation locale de chaque commune). « Nous avons dû optimiser environ cent variables », indique Michael Benedikt, porte-parole de ce rapport de faisabilité.
Quelques points restent encore ouverts dans le design, comme la possibilité de recourir à des matériaux magnétiques différents permettant d’économiser sur leur refroidissement, ou le nombre d’expériences, au moins deux en même temps, mais sans doute quatre.
Il vous reste 20.7% de cet article à lire. La suite est réservée aux abonnés.