Un énorme collisionneur de hadrons de nouvelle génération proposé pour chasser l’univers sombre
Il devrait avoir un anneau de plus de 90 kilomètres de long, soit trois fois plus que le grand collisionneur de hadrons.
Vue schématique du futur collisionneur circulaire par rapport au Grand collisionneur de hadrons.
Crédit photo : CERN
Début février,le conseil restreint du CERN a tenu une réunion spéciale pour discuter d’un élément important de son avenir : le prochain accélérateur de particules qu’il va construire. Le CERN abrite le Grand collisionneur de hadrons (LHC), la machine la plus complexe au monde. Le projet proposé pour la prochaine génération d’accélérateur de particules de la collaboration internationale est le futur collisionneur circulaire (FCC), et il est trois fois plus long que le LHC.
Le LHC est un instrument extraordinaire. Il est constitué d’un anneau de 27 kilomètres d’aimants supraconducteurs situé sous Genève, à la frontière entre la France et la Suisse. Le LHC fonctionne grâce aux aimants supraconducteurs qui sont maintenus juste au-dessus du zéro absolu autour de ses deux tubes géants qui sont maintenus dans un ultravide. Il y fait plus froid et plus vide que dans l’espace interstellaire.
Dans les tubes, des faisceaux de protons (ou parfois d’ions lourds) voyagent à une vitesse proche de celle de la lumière et sont amenés à entrer en collision avec l’une des quatre expériences. Les collisions créent des conditions que l’univers n’a pas connues depuis le Big Bang, et toute une série de particules intéressantes sont créées. La découverte du boson de Higgs, la particule qui (de manière simpliste) confère une masse à toutes les autres, a été un succès retentissant.
Cependant, le LHC est limité. Certaines énergies ne peuvent pas être atteintes avec une telle machine. C’est pourquoi les chercheurs ont réfléchi à la prochaine étape. Il y a quelques années, le CERN a commencé à étudier la proposition du prochain accélérateur de particules, et le projet retenu après consultation des physiciens des particules d’Europe et du monde entier est une machine circulaire encore plus grande : le Future Circular Collider (futur collisionneur circulaire).
L’accélérateur proposé sera trois fois plus long que le LHC (90 kilomètres) et deux fois plus profond. S’il est approuvé, sa construction commencera au début des années 2030, il commencera à écraser des électrons dans les années 2040 et passera à l’écrasement de protons dans les années 2070.
L’objectif serait d’explorer les énergies où l’on pourrait trouver des preuves directes de l’existence de la matière noire et de l’énergie noire. Ces énergies sont tout simplement hors de portée du LHC : les protons contenus dans ses faisceaux ne peuvent être poussés au-delà d’une certaine limite. Pour aller plus loin, une approche consiste à construire un détecteur beaucoup plus grand. Le tout pour un prix de 15 milliards de francs suisses, soit environ 17,2 milliards de dollars.
Le plan proposé n’est cependant pas exempt de critiques. Le projet a été qualifié de pari parce qu’il n’y a aucune garantie qu’il parvienne à fournir des preuves de l’insaisissable matière noire et de l’énergie noire, ce que le LHC n’a pas encore fait. Le même argument aurait pu être avancé à propos du LHC et de la découverte du boson de Higgs.
Bien entendu, la découverte de cette particule n’est pas le seul succès du LHC. Au cours de ses dix premières années d’exploitation, ses expériences ont donné lieu à la publication de près de 3 000 articles scientifiques, ce qui a eu un impact considérable sur notre compréhension de la physique des particules.
Certains scientifiques, décideurs politiques et médias ont également qualifié le coût des installations proposées de gaspillage d’argent, au lieu de le considérer comme un investissement dans les industries de la construction et de la fabrication dans tous les pays qui font partie du CERN. Le CERN est également le lieu de naissance du World Wide Web, de sorte que si vous lisez ces lignes, c’est grâce à un investissement dans l’organisation.
Une autre critique est que l’argent devrait être dépensé pour des projets environnementaux afin d’atténuer la crise climatique. Au-delà de l’hypothèse erronée selon laquelle les deux s’excluent mutuellement, l’Union européenne – qui compte de nombreux membres du CERN – a en fait dépensé près de 100 fois le coût du plan proposé en subventions aux combustibles fossiles en 2022.
En fin de compte, la décision de savoir si le projet correspond aux besoins du CERN revient aux pays qui cotisent au CERN. Une étude de faisabilité du FCC sera achevée l’année prochaine. En 2026, la stratégie européenne pour la physique des particules sera mise à jour, ce qui pourrait influencer les plans. Si les plans sont solides, la FCC pourrait être approuvée en 2028 et une nouvelle génération de physique des particules pourrait commencer.
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Source : IFLScience – Traduit par Anguille sous roche
