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Regard sur 50 années de collisionneurs de hadrons

Cette semaine marque le 50e anniversaire des premières collisions dans les anneaux de stockage à intersections du CERN, le tout premier collisionneur de hadrons de l'histoire

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Inside the ISR tunnel, going from I5 to I6
Une section des anneaux de stockage à intersections (ISR), le premier collisionneur de hadrons jamais construit. (Image: CERN)

Le 27 janvier 1971 avaient lieu au CERN, dans les anneaux de stockage à intersections (ISR), les toutes premières collisions de protons du monde, annonçant une nouvelle ère de la physique expérimentale, marquée par une augmentation constante de l'énergie, que ces « machines à découvertes » allaient rendre possible. À l'occasion de cet anniversaire spécial, l'ancien chef du projet LHC, Lyn Evans, et l'ancien porte-parole de la collaboration ATLAS, Peter Jenni, retracent l'histoire des collisionneurs de hadrons dans un article de fond du CERN Courier, de la conceptualisation de ces machines par l'ingénieur norvégien Rolf Widerøe en 1943 jusqu'au LHC à haute luminosité et aux projets de futurs collisionneurs, voués à repousser les limites de la luminosité et de l’énergie.

Pour réaliser des collisionneurs de hadrons toujours plus puissants, depuis les anneaux de stockage à intersections jusqu'au Grand collisionneur de hadrons, en passant par le collisionneur proton-antiproton SPS et le Tevatron (Fermilab), il a fallu déployer des efforts gigantesques, inventer d'innombrables concepts et technologies, et faire preuve d’un talent politique des plus aiguisés. Mais le résultat est spectaculaire. L'énergie sans précédent générée par les collisions de hadrons et la polyvalence des détecteurs associés à ces machines ont conduit à de nombreuses avancées parmi les plus marquantes de la physique des particules. On citera notamment la découverte des bosons W et Z au Supersynchrotron à protons, celle du quark top au Tevatron et, bien sûr, celle du boson de Higgs au LHC.

Alors que le LHC est destiné à fonctionner pendant encore au moins quinze ans, une étude de faisabilité technique et financière est en cours pour évaluer ce qui pourrait être la prochaine étape du CERN pour explorer l'inconnu : un collisionneur de hadrons circulaire de 100 km de circonférence et d'une énergie d'au moins 100 TeV, ainsi que l'a recommandé la dernière mise à jour de la stratégie européenne pour la physique des particules. Si une telle machine devait voir le jour, son succès reposerait sur ce que nous ont appris les générations précédentes de collisionneurs de hadrons et leurs fantastiques détecteurs.

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Pour en savoir plus, lisez l'article paru dans le CERN Courier.