Membre du C@fé des Sciences, Benjamin est ingénieur au CERN et rédacteur du blog La Science pour Tous.

Aujourd’hui, la communauté scientifique mondiale des hautes énergies avait les yeux rivés sur le CERN: le LHC commence à être bien « apprivoisé » et les premières collisions à 7 TeV (1 TeV = 1 Tera électronvolt) viennent de se produire, ce qui représente une puissance encore jamais atteinte par l’homme jusqu’à présent.

Je vous rappelle que le LHC (Large Hadron Collider) est cet accélérateur de particules de 27 km de circonférence sous la frontière franco-suisse près de Genève, projet titanesque piloté par le CERN (l’Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire).

Après plus de 20 ans d’espérance, les physiciens du monde entier vont (enfin) avoir de nouvelles données à se mettre sous la dent pour faire de la science à partir de données expérimentales uniques au monde pour pouvoir mieux comprendre la matière et ses interactions !

Rétrospective sur la mise en service du LHC

Il y a un an et demi, le 10 Septembre 2008, j’écrivais ici même un billet inédit pour le c@fé des sciences sur le premier faisceau de particules circulant dans le LHC. Seulement 9 jours après ce premier démarrage sur les chapeaux de roues, un incident s’est produit sur une interconnexion électrique entre 2 aimants du LHC entrainant plus d’une année de réparation et de développement pour mettre en place un nouveau système de protection des aimants de manière à éviter tout problème futur.

Au mois d’octobre 2009, le LHC repartait de plus belle avec de nouveaux faisceaux de protons pour entrainer les premières collisions à basse énergie fin novembre 2009 jusqu’à obtenir des collisions à 2,36 TeV mi-décembre. Après un court arrêt pendant les fêtes de fin d’années, les ingénieurs et les opérateurs du CERN travaillent d’arrache pied pour apprivoiser cette machine unique au monde qui n’est, ne l’oublions pas, une machine dont nous ignorions beaucoup de choses. Toute la machine fonctionne comme prévue et sa prise en main a été beaucoup plus rapide que prévue grâce aux systèmes de contrôle perfectionnés dont le LHC dispose.

Pendant le mois de mars 2010, les opérateurs ont accéléré et stabilisé les deux faisceaux de protons jusqu’à une énergie de 3,5 TeV chacun, ce qui correspond à l’objectif d’exploitation du LHC pour la première partie du programme de recherche jusqu’à fin 2011. Cette énergie de 3,5 TeV par faisceaux signifie qu’il faut faire passer 6000 ampères dans les 27 km d’aimants supraconducteurs du LHC fonctionnant à -271 °C (1,9 degrés au dessus du zéro absolu).

2010-2011 : le LHC fonctionnera à 3,5 TeV

Aujourd’hui, mardi 30 mars 2010, ca y est : les 2 faisceaux à 3,5 TeV sont entrés en collisions. Ces collisions ont donc été réalisées à une énergie de 7 TeV (2*3,5 TeV = 7 TeV) au centre des 4 gigantesques détecteurs situés le parcours du LHC (ATLAS, CMS, ALICE et LHCb).

Steve Myers, directeur des accélérateurs et de la technologie au CERN disait il y a quelques jours au sujet de la difficulté technique pour réaliser de telles collisions que « Aligner les faisceaux est en soi déjà un défi: cela revient un peu à lancer des aiguilles à travers l’Atlantique et à les faire entrer en collision à mi-parcours. »Le LHC vient donc d’entrer dans sa première phase d’exploitation pour une durée de 18 à 24 mois. Cette énergie de 3,5 TeV correspond à la moitié de l’énergie nominale du LHC (7 TeV) mais permettra néanmoins de faire des milliards de collisions et de mieux maitriser cette machine tout en exploitant les ressources des détecteurs de particules pour découvrir de nouvelles particules et approfondir nos connaissances.

Et après ?

Après cette première phase d’exploitation, le LHC va être arrêté, sûrement fin 2011, pour une durée d’un an environ de manière à mettre en place systématiquement les nouveaux systèmes de protection des aimants sur toute la machine et réaliser de nombreux ouvrages de maintenance impossible à réaliser lorsque le LHC est en fonctionnement. La suite du programme d’exploitation à 7 TeV par faisceau pourra donc être ensuite assurée en toute sérénité. Le LHC produit des milliards de collisions mais certains évènements sont si rares dans la nature qu’il faudra peut être attendre 10 ans avant de « voir » ce que les physiciens attendent. Aujourd’hui, le LHC est lancé pour de bon et il devrait rester en fonctionnement pendant une vingtaine d’années.