Atlas, le détecteur géant de particules, bientôt assemblé dans le LHC

C'est à la fin du mois de février que la descente du dernier élément du détecteur Atlas a été effectuée. Rappelons quelques unes des caractéristiques d'Atlas. Avec ses 46 mètres de longueur, ses 25 mètres de hauteur et ses 25 mètres de largeur, il est le plus grand détecteur de particules du monde. D'un poids de 7.000 tonnes, Atlas est constitué de cent millions de capteurscapteurs, logés notamment dans le calorimètre hadronique. Ils mesureront les particules produites lors des collisions proton-proton à des énergiesénergies qui pourront être aussi élevées que 14 TeV.

Une autre des caractéristiques spectaculaires d'Atlas est que, tout comme une grande partie du LHCLHC, le Large Hadron Collider, une large part de celui-ci emploie des éléments supraconducteurssupraconducteurs qui nécessitent d'être refroidis au-dessous de la température du rayonnement fossilerayonnement fossile (CMB, Cosmic Microwave Background). Ainsi, la totalité des aimantsaimants et du calorimètre d'Atlas se retrouvent-ils aujourd'hui sous les 2 K alors que la température naturelle la plus basse de l'UniversUnivers, celle du CMB, est de 2,73 K environ.

Figure 1. Le détecteur Atlas. Notez la taille des personnages en bas à gauche. Cliquez pour agrandir. Crédit : Scottish Universities Physics Alliance

Trois terrains de foot dans un spectromètre

Le dernier élément à avoir été descendu dans le puits de 100 mètres de profondeur menant à la caverne dans laquelle est située Atlas est l'une des deux « petites roues ». Les guillemets sont indispensables car ces deux éléments de 9,3 mètres de diamètre pèsent chacun 100 tonnes (voir la photographiephotographie de la figure 2). Ils feront partie du spectromètre à muons, dont la fonction sera de mesurer les positions des trajectoires des muonsmuons produits lors des collisions, avec une précision de l'ordre de l'épaisseur d'un cheveu, ainsi que la quantité de mouvementquantité de mouvement portée par chaque muon.

Les caractéristiques propres du spectromètrespectromètre suffisent déjà à se faire une idée de ce que représentent la constructionconstruction et l'utilisation d'un tel dispositif. Il comporte en effet 1,2 million de voies électroniques indépendantes, offrant une surface de détection équivalente à trois terrains de football. De plus, ce seul spectromètre implique le travail de 450 physiciensphysiciens de 48 instituts répartis dans plusieurs pays, Allemagne, France, Grèce, Israël, Italie, Russie, États-Unis, Japon, Chine et Pays-Bas.

Figure 2. Installation de la petite roue à muons d'Atlas. Cliquez pour agrandir. Crédit : Claudia Marcelloni

Avec Atlas, l'humanité se prépare à sonder les plus grands secrets de l'Univers. Il ne s'agira pas seulement de tenter de résoudre de grands mystères, comme ceux de l'origine de la matière noirematière noire et de l'énergie noireénergie noire, mais aussi d'expliquer, peut-être, l'origine de toutes les massesmasses des particules de matière du modèle standardmodèle standard en découvrant le mythique boson de Higgsboson de Higgs.

L'événement le plus spectaculaire et le plus enrichissant sur les terrains conceptuels, philosophiques et même technologiques, serait sans aucun doute la mise en évidence de la production de minis trous noirstrous noirs s'évaporant par rayonnement Hawking et, plus incroyable encore, de minis trous de vers.

Ces avancées démontreraient que notre Univers possède plus de trois dimensions spatiales et que la physiquephysique même de la naissance de l'espace et du temps pourrait être expérimentalement étudiée en laboratoire.