Learn about getting involved at CERN
A bird’s eye view of the LHC
(Credit : CERN)
Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) est de loin le plus puissant accélérateur de particules construit à ce jour. Suite à une mise à niveau, le LHC fonctionne désormais à une énergie 7 fois supérieure à celle de toutes les machines précédentes ! Le LHC est basé au CERN, le laboratoire européen de physique des particules, près de Genève en Suisse. Le CERN est le plus grand laboratoire du monde et se consacre à la poursuite de la science fondamentale.
Le LHC permet aux scientifiques de reproduire les conditions qui existaient un milliardième de seconde après le Big Bang en faisant entrer en collision des faisceaux de protons ou d’ions à haute énergie à des vitesses colossales, proches de celle de la lumière. C’est à ce moment-là, il y a environ 13,7 milliards d’années, que l’Univers est censé avoir commencé par une explosion d’énergie et de matière. Au cours de ces premiers instants, toutes les particules et les forces qui façonnent notre Univers sont apparues, définissant ce que nous voyons aujourd’hui.
Évolution de l’Univers après le big bang
(Crédit : CERN)
Le LHC est exactement ce que son nom suggère – un grand collisionneur de hadrons (toute particule composée de quarks). Le LHC désigne à proprement parler le collisionneur, une machine qui mérite d’être qualifiée de « grande », car elle pèse non seulement plus de 38 000 tonnes, mais s’étend sur 27 km dans un tunnel circulaire situé à 100 mètres sous terre. Les particules sont propulsées dans deux faisceaux qui font le tour du LHC à des vitesses de 11 000 circuits par seconde, guidés par d’énormes aimants supraconducteurs ! On fait ensuite se croiser ces deux faisceaux et certaines particules se fracassent de plein fouet l’une contre l’autre.
Cependant, le collisionneur n’est qu’une des trois parties essentielles du projet LHC. Les deux autres sont :
Maintenance sur la ligne de faisceau du LHC
(Crédit : CERN)
- Les détecteurs
Chacun des quatre principaux détecteurs se trouve dans d’immenses chambres autour de l’anneau du LHC pour détecter les résultats de la collision des particules. ATLAS, ALICE, CMS et LHCb. - Grille de calcul mondiale du LHC (WLCG)
Réseau mondial d’ordinateurs et de logiciels indispensable pour traiter les masses de données enregistrées par tous les détecteurs du LHC.
Le LHC a une portée véritablement mondiale car le projet LHC est soutenu par une énorme communauté internationale de scientifiques et d’ingénieurs. Travaillant au sein d’équipes multinationales dans le monde entier, ils construisent et testent des équipements et des logiciels, participent à des expériences et analysent des données. Le Royaume-Uni joue un rôle majeur dans le projet et compte des scientifiques et des ingénieurs qui travaillent sur toutes les principales expériences.
Au Royaume-Uni, les ingénieurs et les scientifiques de 20 sites de recherche participent à la conception et à la construction des équipements et à l’analyse des données. Les chercheurs britanniques sont impliqués dans les quatre principaux détecteurs et l’ordinateur GRID. Le personnel britannique basé au CERN a des rôles de premier plan dans la gestion et le fonctionnement du collisionneur et des détecteurs.
Grid informatique du LHC Globe dans le centre informatique
(Crédit : CERN)
Le coût total de la construction du LHC était d’environ 3 £.74 milliards de livres, composé de trois éléments majeurs1:
- L’accélérateur (3 milliards de livres)
- Les expériences (728 millions de livres)
- Les ordinateurs (17 millions de livres)
Le coût total a été partagé principalement par les 20 États membres du CERN, avec des contributions importantes des six nations observatrices.
Le projet LHC a impliqué 111 nations dans la conception, la construction et l’essai des équipements et des logiciels, et se poursuit maintenant avec leur participation aux expériences et l’analyse des données. Le degré d’implication varie selon les pays, certains pouvant apporter plus de ressources financières et humaines que d’autres.
1 CERN, demandez à un expert
De nombreuses universités britanniques contribuent au CERN par le biais de la recherche et soutiennent la science d’une manière ou d’une autre. Mais il y a notamment 20 universités avec des centres LHC britanniques :
- Université Brunel (groupe HEP)
- Imperial College – Université de Londres (groupe HEP)
- Université de Lancaster (groupe HEP)
- Université d’Oxford (groupe PP)
- Queen Mary – Université de Londres (Groupe PP)
- Royal Holloway – Université de Londres (Groupe PP)
- STFC Rutherford Appleton Laboratory (Groupe PPD)
- University College London (Groupe HEP Group)
- Université de Birmingham (EPP Group)
- Université de Bristol (PP Group)
- Université de Cambridge (HEP Group)
- Université de Durham (IPPP, CPT)
- Université d’Edimbourg (Groupe PPE, Groupe PPT)
- Université de Glasgow (Groupe PPE, Groupe PPT)
- Université de Liverpool (Groupe PP)
- Université de Manchester (Groupe PP)
- Université de Sheffield (Groupe PP)
- Université du Sussex (Groupe PPE, TPP Group)
- Université de Swansea (TPP Group)
- Université de Warwick (EPP Group)
Le LHC a été construit dans un tunnel initialement construit pour un précédent collisionneur, le LEP (Large Electron Positron collider). C’était la solution la plus économique pour construire à la fois le LEP et le LHC. Il était moins coûteux de construire un tunnel souterrain que d’acquérir le terrain équivalent en surface. Le fait de mettre la machine sous terre réduit également considérablement l’impact environnemental du LHC et des activités associées.
La roche entourant le LHC constitue un bouclier naturel qui réduit la quantité de rayonnement naturel qui atteint le LHC et cela réduit les interférences avec les détecteurs. À l’inverse, le rayonnement produit lorsque le LHC fonctionne est protégé en toute sécurité par 50 à 100 mètres de roche.
Le LHC peut-il créer un nouvel univers ?
On dit parfois que le LHC recrée le Big Bang, mais c’est trompeur. Ce qu’ils veulent dire en réalité est :
- créer les conditions et les énergies qui existaient peu après le début du Big Bang, et non le moment où le Big Bang a commencé
- créer des conditions à une échelle minuscule, pas à la même échelle que le Big Bang original
- créer des énergies qui sont continuellement produites naturellement (par les rayons cosmiques de haute énergie qui frappent l’atmosphère terrestre) mais à volonté et à l’intérieur de détecteurs sophistiqués qui suivent ce qui se passe
Pas de Big Bang – donc pas de possibilité de créer un nouvel Univers.
Le CERN n’a jamais été impliqué dans la recherche sur l’énergie nucléaire ou les armes nucléaires, mais il a beaucoup fait pour améliorer notre compréhension de la structure fondamentale de l’atome.
Le titre CERN est en fait un vestige historique, du nom du conseil qui a été fondé pour établir une organisation européenne pour la recherche en physique de classe mondiale. Le CERN est l’acronyme de « Conseil européen pour la recherche nucléaire » (European Council for Nuclear Research). À l’époque de la création du CERN (1952 – 1954), la recherche en physique explorait l’intérieur de l’atome, ce qui explique le mot « nucléaire » dans son titre. Le Conseil a été dissous une fois que la nouvelle organisation (l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire) a été formée, mais le nom CERN est resté.
Ceci est hautement improbable, pour deux raisons principales :
Premièrement, le CERN et les scientifiques et ingénieurs qui y travaillent et leurs recherches n’ont aucun intérêt dans la recherche d’armes. Ils se consacrent à essayer de comprendre comment le monde fonctionne, et très certainement pas comment le détruire.
Deuxièmement, les faisceaux de particules à haute énergie produits au LHC nécessitent une énorme machine consommant 120MW d’énergie et contenant 91 tonnes d’hélium liquide surfondu. Les faisceaux eux-mêmes ont beaucoup d’énergie (l’équivalent d’un train Eurostar entier roulant à toute vitesse) mais ils ne peuvent être maintenus que dans le vide. S’ils étaient libérés dans l’atmosphère, les faisceaux interagiraient immédiatement avec les atomes de l’air et dissiperaient toute leur énergie sur une distance extrêmement courte.
Le LHC produit certes de très hautes énergies, mais ces niveaux d’énergie sont limités à de minuscules volumes à l’intérieur des détecteurs. De nombreuses particules de haute énergie, issues de collisions, sont produites chaque seconde, mais les détecteurs sont conçus pour suivre et arrêter toutes les particules (à l’exception des neutrinos) car la capture de toute l’énergie des collisions est essentielle pour identifier quelles particules ont été produites. La grande majorité de l’énergie des collisions est absorbée par les détecteurs, ce qui signifie que très peu de l’énergie des collisions peut s’échapper.
Les collisions avec des énergies bien plus élevées que celles de l’expérience sont assez courantes dans l’univers ! Même le rayonnement solaire qui bombarde notre atmosphère peut produire les mêmes résultats ; les expériences le font de manière plus contrôlée pour l’étude scientifique. Le principal danger lié à ces niveaux d’énergie concerne la machine LHC elle-même. Le faisceau de particules a l’énergie d’un train Eurostar roulant à pleine vitesse et si quelque chose devait déstabiliser le faisceau de particules, il y a un réel danger que toute cette énergie soit déviée vers la paroi du tuyau du faisceau et les aimants du LHC, causant de nombreux dommages.
Le LHC dispose de plusieurs systèmes de sécurité automatiques qui surveillent toutes les parties critiques du LHC. Si quelque chose d’inattendu se produit (panne d’alimentation ou d’aimant par exemple), le faisceau est automatiquement » déchargé » en étant projeté dans un tunnel aveugle où son énergie est dissipée en toute sécurité. Tout cela se passe en quelques millisecondes, ce qui signifie que les particules auraient navigué sur un peu moins de 3 circuits avant que le déversement ne soit terminé.
Contacts
Charlotte Jamieson
Royaume-Uni Responsable du programme de liaison et d’accélérateur du CERN
Tel : +44 (0)1793 442 027
Anthony Davenport
Programme Support Manager
Tel : +44 (0)1793 442 004
Visitez le site web du CERN
Pour les demandes des médias, veuillez téléphoner : +44 (0)1235 445 627