Le projet de Grand collisionneur de hadrons à haute luminosité (HiLumi LHC) vise à transformer le Grand collisionneur de hadrons (LHC) afin d'augmenter le potentiel de découvertes après 2030. L’objectif est de pousser les performances du LHC au maximum, en augmentant la luminosité intégrée d’un facteur 10 par rapport à sa valeur nominale.
La luminosité est un indicateur important de la performance d’un accélérateur : elle est proportionnelle au nombre de collisions se produisant pendant un laps de temps donné. Plus la luminosité est élevée, plus les expériences récoltent de données leur permettant d’observer des processus rares.
Le LHC à haute luminosité, qui devrait être opérationnel à la mi-2030, permettra aux physiciens d'étudier plus en détail les mécanismes connus, comme le boson de Higgs, et d'observer d'éventuels nouveaux phénomènes très rares. À titre d’exemple, le LHC à haute luminosité pourrait produire environ 380 millions de bosons de Higgs à comparer aux 55 millions de bosons de Higgs environ produits depuis le démarrage du LHC. Son développement repose sur le remplacement d’1,2 kilomètres du LHC par des composants totalement innovants.
La première phase du projet a commencé en 2011, financée en partie par le septième programme-cadre (FP7) de la Commission européenne. La phase de construction a ensuite débuté au CERN, dans l'industrie et les instituts de la collaboration en 2015. Les travaux de génie civil ont débuté en 2018, et l’installation en 2023. Toutefois, la plus grande partie de l’installation se déroulera durant une longue période d’arrêt des accélérateurs, à partir de la mi-2026. Cette période permettra également d’améliorer la chaîne d’accélérateurs et les zones expérimentales du CERN et de complètement transformer les deux expériences généralistes ATLAS et CMS pour les préparer à enregistrer un nombre de collisions vertigineux.
Le projet HiLumi LHC est mené par le CERN avec le soutien d'une collaboration internationale de près de 50 instituts dans plus de 20 pays, pour la grande majorité européens. En plus des contributions des États membres et États membres associés di CERN, le projet a reçu des contributions spéciales de l’Italie, l’Espagne, La Suède, le Royaume Uni, la Serbie et le Pakistan, et d’États non-membres du CERN tels que les États-Unis, le Japon, le Canada et la Chine.
Questions Fréquemment Posées
Fin 2025 et depuis son démarrage, le LHC avait produit environ 500 femtobarns inverses de données. Le LHC à haute luminosité produira plus de 250 femtobarns inverses de données chaque année, et pourra collecter jusqu'à 4 000 femtobarns inverses pendant sa période d'exploitation.
Pour en savoir plus sur les technologies du LHC à haute luminosité.
La galerie de service est reliée au tunnel du LHC par quatre tunnels de liaison et 14 tubes verticaux pour chacune des deux expériences à haute luminosité, ATLAS et CMS. Les quatre liaisons principales entre les anciennes et les nouvelles infrastructures sont en place depuis 2019. Cinq bâtiments de surface ont été construits sur chaque site pour accueillir l'infrastructure nécessaire pour l'électricité, la cryogénie et les systèmes de refroidissement-ventilation pour le nouvel équipement.
Tous les nouveaux éléments en sont désormais à la phase de production de série, ou même, pour certains, ont achevé leur cycle de production. La performance des nouveaux aimants et leur intégration avec tous leurs équipements associés sont testées sur un banc d’essai, réplique exacte de l’installation souterraine.
L’installation de la plus grande partie des éléments se déroulera à partir de la mi 2026, au cours d’un arrêt des accélérateurs de quatre ans.
Par exemple, les aimants supraconducteurs ont des applications dans les domaines de l'imagerie médicale et du traitement du cancer au moyen de faisceaux de particules (hadronthérapie). De nombreuses perspectives s'ouvrent également dans le secteur du génie électrique : ainsi, l'industrie européenne étudie la possibilité d'utiliser des câbles en diborure de magnésium pour l'acheminement de grandes puissances électriques sur de longues distances, de façon durable du point de vue de l'environnement.
Le projet contribue également à la formation de nouvelles générations de physiciens, d’ingénieurs et de techniciens. Plusieurs centaines d’étudiants de bachelor et de master, de doctorants, de post-doctorants et de boursiers, représentant des dizaines de nationalités différentes, participent à ce projet.