Alors que les fleurs sortent la tête du sol et que les oiseaux commencent à voler vers le nord, une forme plus scientifique de renaissance commence sous la campagne française et suisse. Après une interruption d’environ quatre mois, il a été Grand collisionneur de hadrons (LHC), l’accélérateur de particules à la plus haute énergie au monde, reprend ses activités. L’humanité est à nouveau capable de recréer des conditions inhabituelles dans l’univers pendant un dixième de billionième de seconde après le Big Bang et d’étudier les lois les plus profondes et les plus importantes de la nature.
Étant donné que la demande d’électricité en Europe culmine en hiver, le LHC est généralement fermé de début décembre à fin mars chaque année. Les chercheurs utilisent ce temps pour effectuer la maintenance et les mises à jour nécessaires. Et maintenant, elle est de retour.
Passé glorieux
En 2012, en utilisant une incarnation antérieure du Large Hadron Collider, les scientifiques ont découvert le boson de Higgs. Le boson de Higgs est la signature empirique d’un champ d’énergie, appelé champ de Higgs, qui donne de la masse aux particules subatomiques. Prédit en 1964, il a fallu près d’un demi-siècle pour développer la technologie capable de créer et de détecter cet habitant insaisissable du royaume quantique.
Au cours de la décennie qui a suivi, les chercheurs ont utilisé l’installation pour étudier les lois de la nature dans des conditions auparavant impossibles, ce qui a donné lieu à plus de 3 000 articles scientifiques. En 2023, les scientifiques devraient augmenter le volume total de données qu’ils doivent analyser de 20 à 30 %.
Merveille technologique
Le LHC est situé dans un tunnel situé à environ 100 mètres (320 pieds) sous terre. Le tunnel est à peu près circulaire en coupe transversale, d’environ 3 mètres (10 pieds) de large et suit un chemin circulaire d’environ 27 kilomètres (16,5 mi) de long. Dans le tunnel, les scientifiques ont placé 1 232 aimants très puissants, qui génèrent des champs magnétiques d’environ 8 teslas, soit environ 160 000 fois plus puissants que le champ magnétique terrestre.
Ces faisceaux de protons se déplacent dans des directions opposées à une vitesse stupéfiante de 99,999999 % de la vitesse de la lumière. À cette vitesse, ils font le tour de l’anneau environ 11 000 fois par seconde. S’ils voyageaient autour de l’équateur, ils feraient plutôt le tour de la Terre 7,5 fois par seconde. Ces faisceaux entrent ensuite en collision à l’intérieur de plusieurs grands détecteurs, dont le plus grand est aussi haut qu’un immeuble de sept étages.
Les collisions sont incroyables. Se produisant environ un milliard de fois par seconde et générant des températures extrêmement chaudes – environ 100 000 fois plus chaudes que le centre du soleil, ou dix fois plus chaudes que le centre d’une supernova – une explosion d’étoiles si violente qu’elle peut être vue à des milliards d’années-lumière avec des télescopes modernes. Bien que cela semble effrayant, en réalité, chaque collision se produit à une très petite échelle, plus petite que la taille d’un atome. C’est pourquoi l’équipement n’est pas endommagé.
programme de recherche pour cette année
Alors que les opérations reprennent, les scientifiques continueront d’étudier les lois de la nature, avec un intérêt particulier à découvrir quelque chose d’entièrement nouveau. De plus, en raison de l’observation relativement récente du boson de Higgs, les chercheurs continuent de sonder les propriétés de la particule. Alors que toutes les mesures impliquant le boson de Higgs jusqu’à présent sont cohérentes avec la théorie actuellement acceptée, les scientifiques espèrent qu’il y a encore des surprises en réserve.
Par coïncidence, les chercheurs développent la capacité d’utiliser l’intelligence artificielle (IA) comme mécanisme de sélection des collisions les plus intéressantes – précisément celles qui ont les meilleures chances de mener à la découverte. (Ceci est en dehors du domaine d’expertise de ChatGPT.) Alors que les physiciens des particules utilisent depuis longtemps les réseaux de neurones pour aider à analyser les données, les améliorations des matériaux et des techniques leur permettent de transférer des algorithmes à l’électronique qui alimente le détecteur. Ce développement devrait améliorer considérablement les capacités du détecteur.
LHC haute brillance
Le LHC a encore une longue et fructueuse vie devant lui. Une version bien améliorée du LHC appelée « High Luminosity LHC » sera disponible en 2028. L’accélérateur mis à jour devrait permettre aux chercheurs d’enregistrer au moins 10 fois plus de données que ce qui est actuellement analysé.
