Le CERN présente son projet d’un très grand collisionneur de particules de 100 km de long

Le CERN, l’organisme de recherche européen responsable de l’exploitation du Grand collisionneur de hadrons (LHC), a publié un rapport (lien plus bas) décrivant un accélérateur de particules qui serait presque 4 fois plus long et 10 fois plus puissant que son prédécesseur. Surnommé pour le moment Future Circular Collider (FCC), le successeur du LHC coûterait environ 9 milliards d’euros et pourrait être opérationnel d’ici 2040.

Le LHC n’a célébré que récemment son 10e anniversaire et il est à l’origine de nombreuses percées scientifiques, en particulier la confirmation de l’existence du boson de Higgs. Bien que le LHC ait encore de nombreux secrets du domaine de la physique à découvrir (il fait actuellement l’objet d’une importante mise à jour (High-Luminosity LHC) pour permettre des collisions à plus haute énergie), le CERN se tourne déjà vers l’avenir. Étant donné qu’il a fallu 10 ans pour construire le LHC et son tunnel de 27 km de long, c’est probablement une bonne idée de commencer à planifier la FCC maintenant.

Le rapport (Conceptual Design Report (CDR)) de la collaboration pour le FCC décrit différentes options pour produire un futur grand collisionneur circulaire capable de produire des collisions électron-positon, proton-proton et ion-ion à une énergie et une intensité sans précédent. L’objectif ultime est de fournir un anneau supraconducteur d’accélérateur de protons d’une circonférence de 100 km capable d’écraser/ de se faire se percuter des particules à des énergies allant jusqu’à 100 TeV (TéraélectronVolt). A titre de comparaison, le LHC a établi un record mondial en 2015 avec une énergie de collision atteignant 13 TeV.

(CERN)

Le tracé du FCC chevaucherait celui du LHC, ce qui permettrait un certain partage des systèmes. On s’attend à ce que le coût du génie civil pour construire la première phase s’élève à environ 5 milliards d’euros. Il pourrait entrer en service d’ici 2040, lorsque le LHC modernisé en High-Luminosity LHC sera mis à l’épreuve, et offrir de 15 à 20 ans d’utilisation à la communauté mondiale de la physique. Une machine à protons supraconductrice utilisant le même tunnel de 100 km coûterait 15 milliards d’euros supplémentaires et pourrait être mise en service à la fin des années 2050.

Une section en coupe de l’anneau du collisionneur du LHC en 3D (CERN/ Maximilien Brice)

Le CERN décrit la FCC comme une puissante « usine à Higgs », qui permet d’étudier avec précision la façon dont les particules de Higgs interagissent entre elles, ainsi que d’aider à la recherche de nouvelles particules massives et de pouvoir « élargir considérablement notre connaissance de la matière et de l’univers ». On espère également que la FCC fournira des preuves permettant d’expliquer la matière noire et la prédominance de la matière sur l’antimatière, qui ne s’inscrivent pas dans le modèle standard de la physique des particules.

Bien que de tels objectifs soient louables, le prix astronomique du FCC risque de faire réfléchir de nombreux pays partenaires qui seront appelés à mettre la main à la poche, surtout compte tenu des dépassements de coûts du LHC. Mais les 1 300 participants à l’étude de conception du FCC, provenant de 150 universités, instituts de recherche et partenaires industriels, se demanderaient sans doute, la connaissance a tel un prix ?

Présentation du projet FCC :

Annoncé sur le site du CERN : FCC publishes concept design for a post-LHC future circular collider at CERN et sur le site dédié au Future Circular Collider : Future Circular Collider Conceptual Design Report.