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L’accélérateur de particules du CERN, ici le 6 février 2020, a fait une pause pour booster sa puissance © AFP/Archives Valentin Flauraud

Situé près de Genève, le plus grand et plus puissant accélérateur de particules au monde, le LHC, au CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire), a redémarré vendredi après plus de trois ans de travaux destinés à augmenter sa puissance. Ce vendredi vers midi, « deux faisceaux de protons (particules du noyau de l’atome) ont circulé en sens opposé le long de l’anneau de 27 kilomètres » du Grand collisionneur de hadrons (LHC), a annoncé le CERN dans un communiqué.

Enfoui à 100 mètres sous terre à la frontière franco-suisse, le gigantesque anneau était en arrêt technique depuis décembre 2018 pour des travaux de maintenance et d’amélioration, dans la deuxième plus longue pause de son histoire. Les expériences au LHC, démarrées en 2008, ont notamment permis la découverte révolutionnaire du boson de Higgs, clé de voûte de la structure fondamentale de la matière.

La reprise va se faire progressivement : un petit nombre de protons a circulé pour l’instant dans les deux faisceaux, à 450 milliards d’électronvolts (450 gigaélectronvolts - GeV), un taux de collision faible mais qui va monter en puissance. « Les collisions de haute intensité et de haute énergie se produiront dans quelques mois », précise Rhodri Jones, chef de département faisceaux du CERN, se félicitant d’un redémarrage « réussi ». 

Le principe du collisionneur est de faire se heurter des particules à des vitesses colossales pour générer des particules élémentaires, infiniment petites. À mesure que la machine reprendra du service, les équipes vont augmenter l’énergie et l’intensité des faisceaux, pour mener des expériences de collisions d’une énergie record de 13,6 milliers de milliards d’électronvolts (13,6 téraélectronvolts - TeV). Cela permettra aux quatre principaux détecteurs du LHC (ALICE, ATLAS, CMS et LHCb) de recevoir davantage de collisions de particules et donc de lire une masse de données bien plus grande. Les équipes internationales de physiciens du CERN et du monde entier pourront ainsi étudier le boson de Higgs « dans ses moindres détails » et soumettre le modèle standard de la physique des particules – ébranlé par de récentes expériences – aux tests les plus rigoureux jamais réalisés.

Cette nouvelle phase d’exploration vise donc à explorer les règles d’une nouvelle physique au-delà du modèle standard. Avec peut-être à terme de nouvelles particules, comme les particules supersymétriques : prédites par la théorie mais jamais mises en évidence, elles pourraient véhiculer la matière noire, grande inconnue de l’Univers.