Mise en service du LHC, le plus grand accélérateur de particules du monde

C’est un jour historique pour la physique moderne. Le Grand Collisionneur de Hadron (LHC) a été inauguré et mis en service mercredi 10 septembre, à 9h30. Un premier faisceau de protons a été immédiatement envoyé à 09h33 dans l’anneau géant de 27 kilomètres construit 100 m sous terre, à cheval sur la frontière franco-suisse. L’expérience couronnée de succès, un autre faisceau est prévu dans le sens inverse afin de vérifier le bon fonctionnement du LHC.

Le LHC est un immense accélérateur de protons, capable d’élever leur vitesse à 0.999 fois celle de la lumière et guidés dans leur trajectoire le long de l’anneau géant par des aimants supra-conducteurs. Or, pour réaliser un tel exploit, il a fallu abaisser la température à -271.3°c (1.9 K) et créer un « hypervide » représentant un dix-millième de milliardième de la pression atmosphérique terrestre ! Autre prouesse technologique : le faisceau de protons concentre une énergie de 14 Tev, une énergie que beaucoup de vulgarisateurs en physique soulignent comme insignifiante pour des corps visibles à l’œil nu, mais faramineuse à l’échelle des particules …

Pourquoi une telle débauche de moyens et de puissance ? Tout d’abord, le LHC est un outil de travail au service des physiciens, ayant pour but de tester expérimentalement des conditions extrêmes afin de valider des théories modernes. Leurs travaux s’articuleront donc autour de quatre expériences, organisées autour de quatre principaux instruments géants. Le CMS et Atlas, tout d’abord. Alice, ensuite, dont l’objectif sera de générer un plasma de quarks et de gluons afin de traquer les conditions régnant quelques secondes après le « Big Bang ». Et enfin LHC-B, qui s’intéressera à l’anomalie de la disparition de l’antimatière dans l’Univers en étudiant les différences entre particules et antiparticules.

Parmi les résultats les plus attendus du LHC figure la traque du fameux « Boson de Higgs », particule théorique imaginée par trois physiciens au milieu des années 60 : Peter Higgs, François Englert et Robert Brou. Cette théorie permettrait d’expliquer ainsi les différences de masse entre particules (à l’exception du photon qui n’a pas de masse) en introduisant dans le modèle standard un champ (le champ de Higgs), dont la manifestation quantique est une particule, le boson de Higgs. Une particule sans interaction avec le champ de Higgs, comme le photon, aurait donc une masse nulle. Inversement, plus cette interaction serait importante, plus la particule serait lourde, jusqu’au quark Top. Du point de vue de Peter Higgs, le dénouement expérimental de cette « quête du Saint Graal des physiciens » qu’il a débuté avec ses deux collègues voici plus de quarante ans est sur le point de s’achever. Une course contre la montre, puisque les américains du Fermilab sont eux aussi en bonne voie pour voler la découverte au LHC européen …

Mais la création du LHC n’a pas manqué de générer une polémique hostile : une association d’opposants, menée par l’américain Walter Wagner (Docteur en Droit) et l’espagnol Luis Sancho (écrivain, ancien enseignant en sciences), dénonce la possible génération d’un trou noir apocalyptique par l’accélérateur géant. Ayant introduit une requête en arrêt des travaux au Cern auprès d’un juge d’Honolulu à Hawaï, ils ont ensuite voulu saisir la Cour européenne des droits de l’homme, sans succès. Leurs arguments, bien que contredits par les données les plus récentes de la physique, ne sont tout de même pas complètement infondés. Au contraire, il est tout à fait probable que le LHC génère de minuscules « trous noirs ». Mais bien trop éphémères et instables pour représenter un réel danger, en accord avec la théorie du célèbre physicien Stephen Hawking. Pour le LHC Safety Study Group, groupe d’experts independants mandatés par le CERN, le rayonnement cosmique produit déjà des collisions avec la Terre énergiquement bien supérieures à celles générées dans le LHC ¹. Il y a donc plus à craindre d’être ébloui par les résultats du LHC ², plutôt que d’être englouti par ce dernier…

Voir aussi la chronique « Sornettes sur Internet » LHC, la fin du monde ?.