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LHC : déja des collisions de protons !

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Depuis la soirée du vendredi 20 novembre 2009 des faisceaux de protons parcouraient le LHC à des vitesses proches de celle de la lumière et des « beam splashes » avaient été enregistrés. Tout se passant pour le mieux, les premières collisions entre deux faisceaux  eurent finalement lieu le lundi 23 novembre 2009.

Dans la salle de contrôle d'Atlas, les chercheurs du Cern s'enthousiasment devant le bon fonctionnement de la machine. Crédit : Cern-Claudia Marcelloni

Vers 20 h 30, le vendredi 20 novembre 2009, un faisceau de protons terminait son dernier tour complet du plus grand collisionneur de protons du monde, le LHC. Arrêté vers 22 h, ce faisceau avait parcouru plus de 10.000.000 de fois les 27 kilomètres de circonférence du LHC en passant à travers les détecteurs Atlas, CMS, Alice et LHCb. Un deuxième faisceau, celui-ci circulant en sens inverse, n'allait pas tarder à être injecté dans le LHC où il a parcouru près de 150 tours avant d'être lui aussi stoppé.

Les jours suivants, des collisions entre un faisceau et des collimateurs métalliques aux extrémités des détecteurs géants Atlas et CMS donnaient lieu à des « beam splashes », comme disent les physiciens des hautes énergies. Quelques productions de particules étaient enregistrées mais elles n'étaient pas destinées à découvrir de nouvelles particules.

Cliquer pour agrandir. Un beam splash dans CMS. En haut, un histogramme des énergies déposées par les particules dans les éléments du détecteur. On a mis à plat ces derniers, qui entourent le tube où circulent les bunches, c'est-à-dire les paquets de protons. Les particules produites ne l'ont pas été par des collisions entre les faisceaux qui circulaient parfois simultanément. Il s'agit des collisions entre un seul faisceau et une plaque d'un des collimateurs de CMS le 21 novembre 2009 à 2 h 05. Crédit : Cern
Cliquer pour agrandir. Un autre beam splash dans CMS mais le 20 novembre 2009. Crédit : Cern

Tout se passait donc pour le mieux et c'est pourquoi il fut décider de régler les faisceaux pour produire des collisions entre eux dans le détecteur Atlas. Ceux qui étaient présents dans la chambre de contrôle de ce détecteur géant purent donc assister à la production des premières particules à 14 h 22, ce lundi 23 novembre 2009.

Devant ce succès, ce fut ensuite au tour de CMS puis, dans la soirée, de Alice et de LHCb, d'enregistrer les événements produits par les collisions de paquets de protons et des faisceaux ont été accélérés à 540 GeV. D'ici Noël, le LHC devrait atteindre 1,2 TeV par faisceau et la luminosité devrait aussi augmenter.

On peut avoir une idée des réactions des chercheurs, devant les écrans affichant les observations faites dans chaque détecteur, en lisant les commentaires suivants.

Cliquer pour agrandir. Les premières collisions de faisceaux dans Atlas. Crédit : Cern

« C'est une formidable nouvelle, le début d'une ère fantastique de physique et, espérons-le, de découvertes, après 20 ans d'efforts de la communauté internationale pour construire cette machine et ses détecteurs, d'une complexité et d'un niveau de performance inédits.» (Fabiola Gianotti, porte-parole de l'expérience Atlas).

Cliquer pour agrandir. Les premières collisions de faisceaux dans CMS. Crédit : Cern

« Ces collisions annoncent la deuxième moitié de cet incroyable voyage de découverte des secrets de la nature.» (Tejinder Virdee, porte-parole de CMS).

Cliquer pour agrandir. Les premières collisions de faisceaux dans LHCb. Crédit : Cern

« Les traces que nous observons sont magnifiques. Nous sommes tous prêts à entamer vraiment l'acquisition de données dans quelques jours.» (Andrei Golutvin, porte-parole de LHCb).

Les premières collisions de faisceaux dans Alice. Crédit : Cern

« C'était la cohue dans la salle de contrôle d'Alice, et tout le monde a explosé quand on a vu les premières collisions !» (Jurgen Schukraft, porte-parole d'Alice).

Ce n'est qu'en 2010 que les chercheurs partiront enfin à la chasse au mythique boson censé donner une masse aux particules du modèle standard. Celui qui l'a introduit dans le monde de la physique, Peter Higgs, ne doute pas vraiment de son existence mais Stephen Hawking a fait le pari qu'on ne l'observerait pas. Le boson de Higgs n'est pas la seule particule dont on attend la découverte dans les années à venir au LHC.

Ce grand instrument cherchera aussi les particules supersymétriques qui, selon toute vraisemblance, devraient constituer une part non négligeable de la matière noire. Si ces particules existent réellement, l'un des créateurs des théories des champs quantiques relativistes supersymétriques, Julius Wess, sera mort trop tôt pour recevoir le prix Nobel.

Des collisions à 7 Tev (3,5 TeV par faisceau) sont prévues pour 2010 et elles pourraient bien conduire à la formation de mini trous noirs. Comme nous l'a expliqué Aurélien Barrau dans un précédent article, il n'y a cependant aucun danger que la Terre soit détruite pas ces éventuels mini trous noirs. Le rapport concernant l’absence de risques avec le LHC n'est visiblement toujours pas compris, ou même lu, par des opposants au LHC qui viennent de déposer une plainte auprès du Comité des droits de l'homme de l'ONU. Ces accusateurs affirment que le Cern et ses Etats membres ont violé plusieurs articles du Pacte international relatif aux droits civils et politiques de l'ONU.

On peut suivre les progrès en cours au LHC sur Twitter et grâce à YouTube où des vidéos sont postées sur CERN TV et The ATLAS Experiment. On peut aussi y visionner des documentaires comme Atlas : Du rêve à la réalité.

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