Le LHC prêt pour le 30 mars...et des poussières...

[AMIN]

Le plus grand accélérateur au monde, le LHC, doit produire le 30 mars des collisions de particules atteignant une énergie record jamais atteinte. Il pourrait en sortir des objets physiques totalement nouveaux!

Le faisceau de particules dans le détecteur de l'expérience ALICE en novembre 2009. (Cern)
Le 30 mars, la promesse d’une nouvelle physique portée par la construction du plus grand accélérateur de particules, le LHC, va enfin prendre corps. Ce jour-là auront lieu les premières tentatives de collisions de particules atteignant une énergie record de 7 TeV (Tera électron-volt). Deux faisceaux de particules accélérés à 3,5 TeV lancés dans le grand anneau du LHC doivent se rencontrer pour produire ces collisions tant attendues.

Les particules élémentaires ne s’étant jamais rencontrées dans de telles circonstances, avec un tel niveau d’énergie, les physiciens espèrent y voir de nouveaux phénomènes, de nouvelles forces ou de nouvelles particules. L’un des objectifs du grand collisionneur de hadrons, via les détecteurs Atlas et CMS, est d’observer une particule dont l’existence n’est que théorique, le boson de Higgs, qui explique la masse des autres particules dans le modèle standard de la physique.

Depuis sa remise en service le 20 novembre 2009, le LHC a progressivement augmenté l’énergie de ses faisceaux. Des collisions à basse énergie ont eu lieu. Dès le 29 novembre le record mondial d’énergie pour un faisceau de particules était atteint (0,98TeV) et dépassé (atteignant 1,18 TeV) par le grand accélérateur du Cern.

Après un nouveau record en décembre, avec des collisions effectuées à une énergie de 2,36 TeV, le LHC a été stoppé pour réaliser des opérations de maintenance. Il a redémarré début mars et atteint pour la première fois le 19 mars une accélération à 3,5 TeV.

Il n’est pas certains que des collisions entre les deux faisceaux lancés à 3,5 TeV se produisent dès le premier jour d’essai, le 30 mars. Faire se rencontrer les deux faisceaux demande en effet des réglages d’une précision extrême et il faudra peut-être quelques jours pour y parvenir, préviennent les chercheurs qui travaillent au Cern.

Une fois obtenues les premières collisions à 7 TeV, le LHC devrait fonctionner pendant un an et demi à deux ans, précise le laboratoire européen de physique nucléaire. Le grand collisionneur sera ensuite de nouveau stoppé pour améliorer encore ses possibilités. L’objectif est d’atteindre des collisions à 14 TeV en 2013.

Cécile Dumas
Sciencesetavenir.fr
26/03/10

[AMIN]

Le LHC ...suite

Ce matin est grand un jour où l’Humanité donne un coup de pic dans le mur de l’ignorance. Un petit coup dans une grande ignorance, la connaissance ne va donc guère donc progresser, mais la lumière de la vérité est au bout du tunnel. La scène, d’ailleurs, se déroule dans un immense tunnel souterrain et circulaire, de 27 kilomètres, celui du Large Hadron Collider au Cern. (photos Maximilien Brice, Cern)

Là, les physiciens tentent de réaliser des collisions entre protons à une énergie encore jamais atteinte dans ce genre d’expérience, à sept mille milliards d’électronvolts. Et comme, en physique des particules, augmenter l’énergie de ces collisions revient à observer l’infiniment petit avec une précision supérieure, on peut écrire que jamais l’homme ne s’était approché si près du mystère de la matière. Dejà, le 30 novembre dernier, le LHC avait battu le record d'énergie d'un faisceau de protons. Ce matin, il doit battre celui d'une collision entre particules.

Les internautes peuvent suivre en direct les opérations sur ce site web du Cern:http://webcast.cern.ch/lhcfirstphysics/. Et minute par minute sur Twitter, en français,ici.http://************/cern_fr (mettre twitter à la place des étoiles....)
Je mettrai à jour cette note au fur et à mesure de l'avancée de l'expérience. Pour l'instant, elle est retardée par une perte de faisceau. A 12h20 les faisceaux circulent à 1,75 Tev; Les physiciens retiennent leur soufle. tous les voyants sont verts. A 12h32, les 3 Tev sont atteints.


La difficulté de la tache est à la dimension de l’enjeu .Depuis le premier démarrage de la machine, en septembre 2008, physiciens et ingénieurs se heurtent à des difficultés imprévues. Après une panne spectaculaire, ils ont dû se lancer dans de longues et minitieuses réparations des connexions électriques fautives. Puis, en novembre dernier, ils ont enfin pu faire circuler les protons. Mais avec précaution, comme pour une machine en rodage.

Ce matin, ils doivent enfin réaliser ce pourquoi le LHC a été construit : faire entrer en collision des protons circulants en sens contraire... et examiner le résultat de micros big-bang.

Big-Bang car, souligne Michel Spiro, le président du Cern, «avec le LHC nous
allons nous rapprocher plus que
jamais des conditions de l’univers primordial, lorsqu’il n’était qu’une soupe brulante et dense de particules élémentaires.» L’approche sera lente et précautionneuse. Non que les physiciens craignent de créer le trou noir fantasmatique qui engloutirait la Terre dont bruisse Internet, mais parce qu’ils ont peur... pour leur machine. Donc, «nous allons la faire fonctionner en 2010 et 2011 à la moitié de son énergie nominale, soit 3,5 Tev (Tev : mille milliards d’électronvolts) et surtout 1% du nombre de collision prévues lors des chocs entre paquets de protons», explique Spiro.

Malgré tout, le LHC pourra déjà ouvrir une fenêtre nouvelle sur le micro-monde. Une fenêtre où les physiciens espèrent trouver la trace de particules encore inconnues, mais inventées par les théoriciens, qui pourraient expliquer les mystères actuels de la physique et de la cosmologie, comme cette mystérieuse matière noire censée gouverner le destin de l’Univers.

Après 2011, et renforcement des parties délicates de la machine, les physciens mettrons le turbo. Mission : découvrir si oui ou non le fameux boson de Higgs existe. Inventé dès les années 1960 pour combler un léger trou dans la théorie - sans lui les particules n’auraient pas de masse, ce qui est ennuyeux - il échappe depuis à la traque des physiciens. En tous cas, ont-il décidé, si le LHC ne le trouve pas... c’est qu’il n’existe pas. Du coup, il faudrait tout simplement inventer une autre théorie, ce qui risque d’être coton car elle a été vérifiée sous toutes les coûtures quant aux autres particules.

Pourtant, la chasse promet d’être longue. Michel Spiro voit le LHC explorer le monde étrange des particules jusqu’en 2030. Si nécessaire en le boostant par toutes une série d’astuces techniques.

Cette chasse n’intéresse pas que les physiciens de haut vol. Elle promet en effet des réponses à une interrogation philosophico-scientifique de grande classe. En observant l’Univers, physiciens et cosmologistes ont découvert un fait simultanément évident et étrange : nous pouvons y vivre.

C’est évident, puisque vous lisez cette note de Sciences2. C’est étrange car il suffit de modifier d’un chouia de chouia les paramètres de certaines constantes physiques pour que non seulement la vie y soit impossible, mais plus largement la structuration de l’Univers, les étoiles, la formation de molécules chimiques complexes. D’où, résume Spiro, les trois réponses possibles actuellement à cette découverte. «Un, c’est un dieu qui a créé l’univers comme cela pour nous. Deux, c’est le fruit du hasard. Trois, nous vivons dans une petite partie de l’Univers, celui qui permet la vie.» Or, la physique pourrait apporter une quatrième réponse : l’Univers est comme cela parce qu’il ne peut être autrement, ce qu’une théorie physique expliquant les paramètres et non incorporant leurs valeurs issues des mesures de ces paramètres, affirmerait.


Mais cette physique là aura probablement besoin d’aller plus loin encore que le LHC dans l’exploration de l’infiniment petit. Comment ? Les physiciens y réfléchissent déjà. Un autre LHC, dans le même tunnel, mais deux fois plus puissant avec des aimants en niobium/étain au lieu du niobium/titane du LHC actuel. Ou un collisionneur linéaire - deux lignes droites de 15 km se faisant face - pour accélérer des électrons. Le match n’est pas joué.

Et le lieu ? Michel Spiro est déjà à la manoeuvre. Vendredi dernier au Japon, lundi en Chine, il discute de l’élargissement du Cern. Propose au Chinois, aux Indiens, aux Russes d’en devenir membre, avec un statut spécial, leur permettant de payer un écot moins élevé que les autres...

Au bout de cette mission, l'idée est bien sûr de réaliser au Cern la prochaine machine mondiale d'exploration de la matière. On comprend alors pourquoi les Etats-Unis et le Japon ne veulent toujours pas devenir membres à part entière du Cern, ce serait renoncer à la compétition pour accueillir une telle machine. L'avantage des européens, c'est qu'ils ont maintenant l'expérience de la coopération, étendue quasiment à l'échelle mondiale pour le LHC et qu'ils n'apparaissent pas comme une puissance imposant ses vues.

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