Dessiner l’avenir du CERN

Au cours des cinq prochaines années, plusieurs événements essentiels auront une influence sur le futur de la physique des particules. Nous aurons les résultats de la deuxième période d’exploitation du LHC, et aussi d’autres projets de physique des particules et de physique des astroparticules dans le monde. Ces résultats nous aideront à dessiner la feuille de route de notre discipline.

La collaboration internationale en train de se former autour du programme sur les neutrinos aux États-Unis se cristallisera, donnant une nouvelle dimension à la collaboration en physique des particules. De plus, les initiatives visant à la construction en Asie de collisionneurs de haute énergie vont sans doute se dessiner plus nettement. Tout cela jouera un rôle dans la mise en forme de la prochaine édition de la stratégie européenne pour la physique des particules, laquelle va à son tour modeler l’avenir de notre discipline en Europe et au CERN.

Le CERN est avant tout un laboratoire travaillant avec des accélérateurs. C’est dans ce domaine que nous avons l’expérience la plus riche et la plus grande concentration de savoir-faire, et c’est là que nous avons connu nos plus grands succès. Il me semble aussi que c’est là que se trouve l’avenir du CERN. Que le LHC voie ou non l’émergence d’une nouvelle physique, qu’un nouveau collisionneur soit ou non construit en Asie, le CERN devra tendre à maintenir sa prééminence en tant que laboratoire travaillant avec des accélérateurs explorant la physique fondamentale.

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Installation d’une cellule plasma à l’expérience AWAKE en février 2016.(Image: Maximillien Brice/ CERN)

La priorité des priorités, pour le CERN, au cours des cinq années à venir, c'est de réussir la deuxième période d’exploitation du LHC, et c’est d’assurer, du point de vue financier comme du point de vue technique, la mise en œuvre du projet LHC haute luminosité (HL-LHC). Le CERN ne doit pas pour autant renoncer à sa diversité scientifique. Bien au contraire : notre diversité est une de nos grandes forces. Le programme du CERN aujourd’hui est très dynamique, avec des installations uniques au monde telles que le Décélérateur d’antiprotons et ISOLDE, et des expériences étudiant des sujets les plus divers, des kaons aux axions. C’est là un aspect vital de notre vie intellectuelle, et notre programme scientifique va évoluer et se développer au fur et à mesure des besoins de la physique. De plus, avec la nouvelle plateforme neutrino, le CERN contribue à des projets situés à l’extérieur de l’Europe, en particulier le passionnant programme neutrino lancé au Fermilab.

Pour que le CERN reste dans les décennies à venir au cœur de la recherche s’appuyant sur les accélérateurs dans les décennies à venir, nous devons continuer à jouer un rôle de premier plan dans les efforts menés sur le plan mondial pour mettre au point des technologies qui puissent se mettre au service de toute une série de scénarios de physique possibles. On peut citer notamment la R&D sur des aimants supraconducteurs à champ élevé, sur les structures accélératrices à gradient élevé de haute efficacité, et sur des technologies d’accélération innovantes. Dans ce contexte, AWAKE est un projet exceptionnel : il s’agit d’utiliser les faisceaux de protons de haute énergie et de haute intensité pour explorer le potentiel de l’accélération par champ de sillage plasma entraînée par des protons, dans une perspective à très long terme. Parallèlement, le CERN joue un rôle de premier plan dans les études de conception internationales pour de futurs collisionneurs de haute énergie qui pourraient succéder au LHC à moyen-long terme. Les options circulaires, avec la collision de faisceaux électron-positon et proton-proton, sont envisagées dans le cadre de l’étude FCC (futur collisionneur circulaire). L’étude CLIC (Collisionneur linéaire compact) est quant à elle centrée sur les technologies potentielles nécessaires à une option électron-positon avec des énergies de l’ordre de plusieurs TeV.

Pour avoir un futur programme intéressant, et présentant une diversité scientifique, nous sommes en train de mettre en place un groupe d’étude qui se penchera sur les possibilités autres que les collisionneurs de haute énergie : des projets faisant pleinement usage des capacités exceptionnelles du complexe d’accélérateurs du CERN, tout en étant complémentaires avec d’autres entreprises dans le monde. Outre les projets mentionnés, ces études apporteront des éléments précieux pour la prochaine mise à jour de la stratégie européenne, qui aura lieu vers la fin de la décennie.

La planification à l’échelle mondiale de la physique des particules a beaucoup avancé ces dernières années, avec une certaine harmonisation des stratégies élaborées au niveau de l’Europe, des États-Unis et du Japon, et la création de liens entre les processus qui aboutissent à leur élaboration.  Pour que la physique des particules assure son avenir à long terme, nous devons continuer à promouvoir des collaborations fortes au niveau mondial, à développer des synergies, et à accueillir des acteurs nouveaux ou émergents, par exemple en Asie.

Dans ce panorama nouveau, le CERN devra trouver sa place en restant axé sur les accélérateurs. La future infrastructure d’accélérateur, quelle qu’elle soit, sera une entreprise ambitieuse, mais cela ne doit pas nous arrêter. Nous ne devons pas abandonner notre esprit d’aventure simplement parce que les enjeux techniques et financiers nous intimident. Nous devons au contraire nous montrer à la hauteur du défi, et développer les technologies innovantes nécessaires pour que nos projets soient techniquement et financièrement réalisables.

 

Cet article a été initialement publié dans CERN Courier le 12 février 2016.