Une vue du tunnel de 27 kilomètres de circonférence où le LHC fait circuler des protons presque à la vitesse de la lumière. Certains des phénomènes ayant eu lieu pendant le Big Bang sont reproduits dans leurs collisions. © Cern

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Cern : le LHC repart à la chasse au mystérieux boson

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Par Laurent Sacco, Futura

Quels sont les arcanes derrière la production de la matière, de l'espace-temps et des galaxies ? Les collisions viennent de reprendre au LHC afin de tenter de les connaître. Permettront-elles de découvrir un nouveau boson ?

Il y a six ans, le LHC entamait sa première campagne de prise de données, baptisée « Run 1 ». Elle allait conduire à la découverte du boson de Brout-Englert-Higgs qui, hélas, est jusqu'à présent parfaitement conforme aux prédictions du modèle standard. À l'époque, les physiciens espéraient beaucoup mieux, comme des particules de matière noire supersymétriques, des minitrous noirs ou un autre signe de la théorie des supercordes, un boson Z’.

Après une interruption de deux ans pour pousser le plus grand collisionneur de particules du monde à de nouvelles énergies et à des nouveaux sommets dans la luminosité des faisceaux de protons, un nouveau boson a commencé à pointer son nez dans les données accumulées au cours de la première saison du Run 2, en 2015. La seconde saison vient de débuter avec le retour de la prise de données par les détecteurs géants Atlas, CMS, Alice et LHCb ce 9 mai 2016. L'incident du vendredi 29 avril 2016, où une fouine avait pénétré dans la partie supérieure d'un grand transformateur électrique, provoquant un court-circuit et la coupure de l'alimentation d'une partie du LHC, a donc bien vite été oublié.

L'un des buts du détecteur LHCb est d'étudier les propriétés de particules contenant un quark b. Elles pourraient donner des indications précieuses sur l'énigme de l'antimatière manquante en cosmologie. L'image montre la production de particules dans ce détecteur par des collisions de protons le 9 mai 2016. © Cern

Un milliard de collisions par seconde au LHC en 2016

On s'attend cette année à enregistrer six fois plus de données qu'en 2015. À l'époque, la luminosité des faisceaux était déjà très élevée, avec 2.244 paquets de protons espacés de 25 nanosecondes à leur arrivée dans un des détecteurs. Cette fréquence avait permis aux collaborations Atlas et CMS d'analyser les caractéristiques des particules produites par environ 400 millions de millions de collisions.

En 2016, l'accélérateur devrait atteindre la fréquence de 1 milliard de collisions par seconde avec une énergie de 13 TeV par collision de deux protons. De quoi vérifier s'il existe, ou pas, une nouvelle particule dont la masse est d'environ 750 GeV. Cette performance permettra aussi d'en apprendre davantage sur les caractéristiques du boson de Brout-Englert-Higgs, notamment la façon dont il peut se désintégrer en d'autres particules, ce qui pourrait là aussi pointer vers une nouvelle physique.

La collecte des données avec les faisceaux de protons devrait durer six mois. La machine sera ensuite arrêtée temporairement pour la préparer à faire collisionner, durant quatre semaines, des protons et des ions lourds, en l'occurrence de plomb.

LHC : comment fonctionne le plus grand accélérateur de particules ?  À cheval entre la France et la Suisse, le Grand collisionneur de hadrons permet actuellement de faire des collisions de protons à une énergie de 13 TeV (téraélectronvolts). Découvrez le fonctionnement de cet impressionnant outil en vidéo grâce au Cern. 

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