Cette semaine, plus de 230 scientifiques et ingénieurs du monde entier se sont réunis au CERN pour faire le point sur le LHC haute luminosité – une amélioration majeure du Grand collisionneur de hadrons (LHC) qui augmentera, à partir de 2025, le potentiel de découvertes de l’accélérateur.
Après quatre ans d’études de conception, le projet entre à présent dans sa seconde phase, qui portera sur le développement de prototypes industriels pour différentes parties de l'accélérateur.
Pour un accélérateur, la luminosité est un indicateur de performance crucial. Elle est proportionnelle au nombre de particules entrant en collision en un temps donné. Les découvertes en physique des particules étant fondées sur des statistiques, plus le nombre de collisions est élevé, plus les physiciens ont de chances d’observer une particule ou un processus qui ne l’a encore jamais été.
Le LHC haute luminosité va accroître d'un facteur dix la luminosité, produisant dix fois plus de collisions que ne le ferait le LHC dans le même laps de temps. Il fournira par conséquent des mesures plus précises sur les particules fondamentales et permettra aux physiciens d’observer des processus rares inaccessibles avec le niveau de sensibilité actuel.
L’augmentation de la luminosité permettra aux physiciens d’étudier plus en détail les nouveaux phénomènes découverts par le LHC, notamment le boson de Higgs. Le LHC haute luminosité produira chaque année 15 millions de bosons de Higgs, contre un total de 1,2 million pour le LHC entre 2011 et 2012.
L’amélioration du LHC sera un processus exigeant, qui s’appuiera sur plusieurs technologies de pointe actuellement en cours de développement. Au total, 1,2 km du LHC sera équipé de ces nouvelles technologies, parmi lesquelles des aimants quadripolaires supraconducteurs d’avant-garde fonctionnant à 12 teslas, de toutes nouvelles cavités radiofréquence supraconductrices ou encore de nouvelles lignes de transfert électriques formées de supraconducteurs à haute température. Le LHC haute luminosité utilisera ces technologies d'avant-garde pour la première fois. En plus de faire augmenter le potentiel de découvertes du LHC, cela servira à démontrer la pertinence du concept pour de futurs accélérateurs.
Toutes ces technologies ont été étudiées depuis 2011 dans le cadre de l’étude de conception HiLumi, financée en partie par le septième programme-cadre de la Commission européenne. L’étude HiLumi LHC a réuni de nombreux laboratoires des États membres du CERN, mais également de Russie, du Japon et des États-Unis. Des instituts des États-Unis ont participé au projet avec le soutien du programme LARP (US LHC Accelerator Research Program), financé par le ministère de l'Énergie des États-Unis. Quelque 200 scientifiques de 20 pays ont participé à cette première phase, qui s’est achevée avec succès.
Pour plus d'informations:
- Le communiqué de presse.
- Les pages sur le projet LHC haute luminosité et ses technologies.