Le 5 juillet, sous les banlieues de Genève, en Suisse, le plus grand collisionneur de particules au monde, le Grand Collisionneur de Hadrons (LHC), redémarrera ses opérations et commencera la collecte de données. Après une pause prolongée de près de quatre ans, due à des retards liés à la pandémie de Covid-19, le LHC s'apprête à entamer sa troisième série d'expériences, sobrement appelée Run 3. CERN célèbrera le lancement avec une diffusion en direct à 10 h, heure de l'Est.
Les attentes élevées pour le Run 3
Les physiciens nourrissent de grands espoirs pour le Run 3, visant à découvrir de nouvelles particules et des mécanismes inexplorés. Des recherches récentes en physique ont révélé l'existence possible d'une cinquième force et remis en question le Modèle Standard de la physique. Le Run 3 pourrait potentiellement révolutionner notre compréhension actuelle.
Fonctionnement du Grand Collisionneur de Hadrons
Le LHC est un collisionneur de particules qui, comme son nom l'indique, fait entrer en collision des particules, principalement des protons, mais aussi des ions plus lourds appelés "ions lourds". Initialement, deux faisceaux de particules sont propulsés dans un anneau, se déplaçant en sens opposé. Accélérées par des électroaimants puissants, elles atteignent presque la vitesse de la lumière avant de entrer en collision frontale.
Ces collisions génèrent une cascade de particules, et dans les conditions extrêmes de température et d'énergie qui en résultent, de nouvelles particules émergent. Les détecteurs sophistiqués du LHC analysent ces résidus, révélant les signatures caractéristiques laissées par les particules.
Objectif du Grand Collisionneur de Hadrons
Bien que la collision de particules puisse sembler rudimentaire, c'est la meilleure façon pour les physiciens d'explorer le monde quantique à des échelles des millions de fois plus petites que les atomes. Les mises à niveau effectuées pendant la pause du LHC ont augmenté sa puissance, offrant une fenêtre encore plus grande sur ce monde subatomique.
Dimensions imposantes du Grand Collisionneur de Hadrons
Le LHC est une véritable prouesse technologique, logé dans un tunnel circulaire de 27 kilomètres de circonférence et 4 mètres de large, enterré à plusieurs étages sous terre. De CERN, ce tunnel s'étend sous les majestueuses montagnes du Jura, le long de la frontière franco-suisse, et revient. La taille imposante du LHC permet d'accélérer les particules sur des distances plus grandes, les rapprochant ainsi de la vitesse de la lumière et augmentant leurs énergies.
Malgré sa grandeur, les scientifiques n'hésitent pas à envisager un successeur futur, un Futur Collisionneur Circulaire, avec une circonférence presque quatre fois supérieure.
Découvertes notables du Grand Collisionneur de Hadrons
La découverte la plus médiatisée du LHC a été le boson de Higgs, une particule fantomatique issue du champ de Higgs, conférant une masse aux particules W et Z bosons. Bien que sa découverte ait confirmé une partie de la théorie de la physique des particules, les propriétés du boson de Higgs restent mal comprises, représentant un défi pour les scientifiques.
Nouveaux projets du Grand Collisionneur de Hadrons
Le Run 3 ne présente pas de nouveaux projets, mais il étend les recherches existantes à la quête de phénomènes physiques inexplorés. Le LHC héberge plusieurs expériences, dont les principales sont ATLAS et CMS, qui ont toutes deux contribué à la découverte du boson de Higgs. ALICE se penche sur la phase étrange de la matière appelée "plasma quark-gluon", tandis que LHCb examine la particule exotique "quark beauty".
Attentes des scientifiques du CERN
La physique des particules a longtemps été régie par le Modèle Standard, mais des lacunes subsistent. Certains pensent qu'une cinquième force fondamentale est en jeu, potentiellement liée à l'énergie noire, responsable de l'accélération de l'expansion de l'univers. Les données du LHC pourraient contribuer à tester ces théories et à révéler des particules au-delà du Modèle Standard.
Récemment, des chercheurs ont observé une masse plus élevée que prévu pour le boson W, une infraction sérieuse au Modèle Standard. Les physiciens espèrent que le LHC les aidera à approfondir cette découverte et à élargir notre compréhension actuelle de la physique des particules.
En conclusion, le redémarrage du Grand Collisionneur de Hadrons pour le Run 3 promet des découvertes passionnantes qui pourraient réécrire les règles de la physique des particules. Les scientifiques du CERN restent déterminés à explorer les mystères du monde subatomique, ouvrant la voie à une compréhension plus approfondie de notre univers.
