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LHC

(abréviation de Large Hadron Collider)

LHC, Cern, Genève
LHC, Cern, Genève

Grand collisionneur de hadrons du Cern, mis en service le 10 septembre 2008.

Cette machine a été conçue dans les années 1980 et sa construction a été décidée en 1994. Elle succède au LEP (Large Electric Positron collider), en utilisant le tunnel de 27 km de circonférence déjà creusé à 100 m de profondeur pour abriter ce dernier.

Dans ce tunnel, on fait circuler en sens inverse deux faisceaux de particules subatomiques de la famille des hadrons (des protons ou des ions de plomb), en les accélérant à chaque tour. Les deux faisceaux circulent dans des tubes distincts, placés sous un vide très poussé. Ils sont guidés le long de l'anneau par un puissant champ magnétique, engendré par des aimants supraconducteurs. Lorsque les deux faisceaux atteignent de très hautes énergies et une vitesse proche de celle de la lumière, on les fait entrer en collision frontale.

Quatre détecteurs principaux installés le long de l'anneau dans d'énormes cavernes permettent ensuite d'analyser les particules issues de ces collisions, tandis que deux petits détecteurs auxiliaires autorisent l'étude des particules qui ne font que se frôler et sont très légèrement déviées. Le stockage et le traitement des données reposent sur une grille de calcul, une infrastructure informatique décentralisée qui, grâce à Internet, exploite la puissance de calcul d'ordinateurs répartis dans le monde entier. L'enjeu, pour les physiciens, est immense : il s'agit d'atteindre une gamme d'énergie encore inexplorée (jusqu'à 14 TeV lors de la collision entre protons) et de recréer les conditions qui présidèrent aux premiers instants de l'Univers, après le big bang.

Parmi les principaux objectifs des diverses expériences installées figurent la mise en évidence du boson de Higgs, une particule prévue par la théorie depuis 1964, qui serait à l'origine de la masse des autres particules ; la quête de particules susceptibles d'expliquer la nature de la matière noire ; l'étude d'un état particulier de la matière (plasma de quarks et de gluons) qui aurait existé juste après le big bang ; la compréhension de la quasi-absence d'antimatière dans l'Univers ; enfin, la recherche d'indices de dimensions spatiales supplémentaires cachées postulées par certaines théories récentes .

Le 4 juillet 2012, le Cern annonce avoir identifié, avec un degré de confiance de 99,99997 % un boson que l'on suppose être le boson de Higgs, d'une masse de l’ordre de 125-126 GeV (en physique des particules, dite aussi physique des hautes énergies, la masse des particules est donnée en unité énergétique, ce qui découle de la célèbre égalité d'Einstein établissant l'équivalence entre énergie et masse : E = m c2). Pour montrer que ce boson correspond bien au boson de Higgs, des études complémentaires seront nécessaires afin de déterminer s'il possède l’ensemble des caractéristiques prévues.