Le CERN évoque la construction d'un autre collisionneur circulaire, qui serait encore plus puissant que l'actuel Grand collisionneur de hadrons (LHC).

Y aura-t-il dans les années à venir un nouvel accélérateur de particules à la frontière franco-suisse ? L’idée est en tout cas sur la table, en témoigne la publication mardi 15 janvier de l’étude de conception d’un collisionneur circulaire, dont la taille et la puissance surclasseraient largement l’actuel Grand collisionneur de hadrons (LHC). Si le projet est lancé, les expériences débuteraient en 2040.

Ce programme, appelé Futur collisionneur circulaire (FCC), consisterait à construire un anneau souterrain d’une circonférence de 100 km entre la Suisse et la France. Il serait quatre fois plus long que le LHC, qui mesure déjà 27 km. Sa puissance serait aussi bien plus élevée : il délivrerait « une énergie allant jusqu’à 100  téraélectronvolts (TeV)  », soit la puissance du LHC, multipliée par dix.

FCC collisionneur accélérateur
L’emplacement prévu pour le FCC. // Source : CERN

Un projet pour la recherche fondamentale

Quels seraient les objectifs d’un tel chantier, dont les dépenses sont évaluées à 9 milliards d’euros — sans parler des probables dépassements du budget ? Continuer les recherches dans la physique des particules, éprouver les modèles actuels, faire des découvertes, confirmer expérimentalement certaines suppositions, à l’image du célèbre Boson de Higgs, dont l’existence a été vérifiée par le LHC en 2012.

Voilà, en somme, ce que ferait l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) avec une telle installation.

Le FCC « rendrait possibles des études de précision sur la manière dont une particule de Higgs interagit avec une autre particule de Higgs, ainsi qu’une exploration approfondie du rôle de la brisure de symétrie électrofaible dans l’histoire de notre Univers ». Cette brisure est un mécanisme au cours duquel des bosons acquièrent une masse, contrairement au photon, en interagissant avec un champ spécial.

Ce collisionneur servirait la communauté de physique du monde entier pendant 15 à 20 ans

L’engin offrirait aussi aux scientifiques un accès « à des échelles d’énergie sans précédent et d’y chercher de nouvelles particules massives, ce qui ouvrirait de multiples perspectives pour de grandes découvertes », mais aussi la possibilité de faire percuter des ions lourds entre eux, de façon à observer « l’état où se trouvait la matière dans l’Univers primordial ».

La construction de ce collisionneur gigantesque est soutenue par la Commission européenne et, évidemment, par nombre de physiciens. D’ailleurs, l’étude de conception a mobilisé pendant cinq ans pas moins de 1 300 intervenants issus de 150 universités, instituts de recherche et partenaires industriels « Ce collisionneur servirait la communauté de physique du monde entier pendant 15 à 20 ans  », note le CERN.

Outre ce grand collisionneur circulaire électron-positon, il est évoqué l’installation d’une machine supraconductrice dans le même tunnel que celui du FCC, afin de faire entrer en collision des protons. Le projet est plus ambitieux, mais plus coûteux : le coût estimé est annoncé à 15 milliards d’euros. Si celui-ci est mis sur les rails dans les délais, il pourrait commencer à fonctionner peu avant… 2060.

Un chantier qui aura des retombées

Et l’Organisation, sans doute consciente que la physique théorique peut sembler trop impalpable pour le grand public ou le personnel politique, de conclure son propos en pointant les retombées concrètes qu’un tel appareil pourrait avoir du côté de la physique appliquée. Une manière de faire qui n’est pas sans rappeler celle de la NASA, qui montre que certaines trouvailles sont entrées dans le quotidien.

Ainsi, le CERN explique qu’un tel chantier va « inspirer de nouveaux concepts, des innovations et des technologies d’avant-garde, qui [profiteront] à d’autres disciplines de recherche et [pourront] déboucher sur de nombreuses applications, lesquelles ont un impact considérable sur l’économie de la connaissance et la société ». En somme, le FCC « offrirait à l’industrie des perspectives extraordinaires ».

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