Le LHC a été inauguré au CERN

Le CERN annonce que le LHC (Large Hadron Collider) a été inauguré ce 10 septembre 2008 et est prêt pour l’injection du premier faisceau de protons.

Les huit secteurs de l'anneau de 27 km de circonférence formant l'accélérateur de particules le plus grand et le plus puissant au monde sont tous en phase finale de refroidissement afin d’atteindre la température de 1.9 K (-271.1 °C).

Plus ou moins complexes, environ 1400 tests électriques, d’essais et de mise sous tension des équipements sont en cours. Des tests de sécurité doivent également être effectués avant la mise en circulation du faisceau afin d’éviter que quelqu’un ne se trouve dans le tunnel pendant les opérations.

Dans quelques semaines commencera la mise en service proprement dite du système qui sera capable de développer une énergie incidente totale de 7 TeV (7000 MeV), soit 14 TeV lors des collisions frontales, un niveau d'énergie jamais atteint à ce jour !

Ponctuellement, la température dans le centre de masse pourra atteindre 2000 milliards de degrés ! Les premières collisions de protons pourront alors être observées (analysées).

La mission du LHC
Le LHC permet d'accélérer des particules élémentaires jusqu'à 99.9999% de la vitesse de la lumière (soit 299792.4553 km/s) et de les projeter ensuite les unes contre les autres en les faisant circuler en sens inverse dans le même tunnel.

La collision frontale de ces particules propulsées à grandes vitesses va libérer des énergies inouïes - équivalent à la désintégration totale d'une voiture propulsée à 1600 km/h - ainsi que des gerbes de particules secondaires résultant de leur désintégration ou de leur décroissance en particules plus stables.

Ces expériences permettront d'en savoir un peu plus sur les interactions qui se déroulent dans le centre de masse à ces niveaux très élevés d'énergie et de température.

Grâce au LHC les physiciens espèrent se rapprocher un peu plus des conditions régnant environ un millième de milliardième de seconde après le Big Bang et espèrent à mi-mot découvrir le fameux boson de Higgs, H°, une particule neutre (donc quasi indétectable) très fugace qui survit à peine 10-24 sec, dont l'énergie de masse (au repos) est estimée à plus de 5 TeV/c² mais qui manque toujours à l'appel. Sa découverte permettrait de valider le Modèle Standard, à savoir la théorie des particules élémentaires.

En effet, actuellement, seul le mécanisme des "champs de Higgs" permet de comprendre pourquoi il existe de la matière dans l'univers, pourquoi certaines particules ont une masse et pourquoi d'autres en sont dépourvues... Si cette particule n'est pas détectée, toute la théorie s'écroulera...

Accessoirement et paradoxalement, le LHC permettrait également de tracer les éventuelles supercordes qui font appel à des dimensions excédentaires (théories à 11 dimensions) et de valider bien d'autres concepts tout aussi exotiques.

Parmi les autres découvertes attendues il y a l'identification de la matière noire qui semble omniprésente dans l'Univers. En fait, les astrophysiciens ne connaissent que 4% de la constitution de l'Univers, les 96% restant étant constitués de "matière" inconnue que les expériences du LHC pourraient aider à identifier.

Et ce n'est pas une rumeur, à ces niveaux d'énergie le LHC est capable de créer de microscopiques trous noirs l'espace d'un instant car ils s'annihileront aussitôt. Leur énergie ne dépassera pas celle de la collision entre deux moustiques, il n'y a donc pas de quoi s'inquiéter.

LHC et LCG

Les systèmes de détection du LHC enregistreront seulement une sélection de 200 événements parmi le milliard de collisions qui surviendront chaque seconde.

Le CERN estime que la quantité de données produites en un an par le LHC est équivalente à 0.1% de la quantité de données mondialement produites, tous supports confondus (papier, numérique, vidéo, audio, etc.).

Aucun support de masse disponible sur un superordinateur ne peut stocker une telle quantité d'information. La solution repose en fait sur un réseau de plusieurs dizaines de milliers d'ordinateurs (plus de 100000 CPU au standard de 2006) distribués mondialement dont le coeur est installé au CERN : le "LHC Computing Grid" ou LCG. Ici, on parle de vitesse de traitement atteignant quelques....15 Petaflops (15000 Teraflops), un ordre de grandeur 1000 fois supérieur à LHC@home !

Le réseau distribué concurrent est le DataGrid de l'Union européenne auquel collabore également le CERN. Fort de ces théories et équipé de ces moyens techniques très élaborés, les physiciens peuvent enfin essayer d’unifier tous les champs au sein d’une théorie unificatrice, rien de moins que le Saint Graal de la Physique. Quel défi !

Le LHC en quelques chiffres

Le projet LHC est le successeur du LEP. Il fut approuvé en 1994 mais certaines expériences (détecteurs) ont été imaginées il y a plus de 20 ans. C'est le fruit d'une collaboration internationale comprenant 20 pays européens dont la France et la Belgique, ainsi que les États-Unis, la Russie, le Canada et le Japon. Plus de 7000 scientifiques dont plus de 2000 physiciens ont travaillé à sa réalisation durant 14 ans.

Outre le tunnel du collisionneur et les 9593 électroaimants supraconducteurs, dont 1232 aimants dipolaires de courbure installés 100 mètres sous terre, le LHC est notamment doté de quatre énormes complexes de détection dénommés ATLAS, CMS, ALICE et LHCB. Le projet a coûté 7 milliards d'euros. L'installation consomme jusqu'à 120 MW d'électricité.

Si le LHC est un projet pharaonique, il est loin d'être un gouffre à milliards et inutile. La haute technologie et les résultats du LHC auront des retombées dans l'industrie et dans notre quotidien, notamment dans la fabrication de matériaux supraconducteurs, en imagerie médicale, etc.
Pour plus d'information, consultez l'ouvrage sur La physique quantique (voir aussi colonne de gauche), ce tableau (PDF) reprenant les caractéristiques des principales particules, cette galerie d'images du LHC ainsi que cette vidéo en français sur YouTube.

Pour ceux qui pensent encore que le LHC serait capable de créer des trous noirs conduisant à la fin du monde, lire cet article (PDF) rédigé par le CERN sur la sécurité qu'offre le LHC et l'histoire des strangelets sur la fin du monde (improbable).

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