Dimanche 14 juin, au petit matin, c’était le bouquet final pour les expériences auprès du Grand collisionneur de hadrons (LHC). Dans les salles de contrôle d’ALICE, d’ATLAS, de CMS et de LHCb, les quatre grandes expériences auprès de l’accélérateur, les scientifiques ont vu s’épanouir sur leurs écrans les dernières collisions, semblables à des feux d’artifice multicolores. Les collisions pour la physique prennent fin, mais pendant deux semaines encore, des faisceaux circuleront dans le LHC pour des tests à haute intensité, avant un arrêt complet de la machine. Le LHC et ses expériences seront alors mis en pause, le temps de quatre années de grands travaux de transformation. En 2030, le LHC laissera place au LHC à haute luminosité (HiLumi LHC) et à ses expériences, capables de produire et de détecter bien plus de données encore.

En attendant, c’est l’heure du bilan des trois périodes d’exploitation à haute énergie depuis 2010. Le LHC a fourni pas moins de 54 millions de milliards de collisions de protons à chacune des deux expériences ATLAS et CMS. Traduit en langage de physicien, cela représente une luminosité intégrée d’environ^ 540 femtobarns inverses délivrée à ATLAS et CMS, au-delà de ce qui avait été prévu lorsque les scientifiques avaient imaginé cette machine. Le LHC a également fourni environ 300 milliards de collisions d’ions lourds à toutes les expériences, sans compter des exploitations spéciales avec d’autres noyaux atomiques comme l’oxygène ou le néon.

L’une des grandes prouesses des expériences LHC est d’avoir mesuré les phénomènes avec une incroyable précision, grâce à des techniques totalement innovantes d’analyse couplées à l’exploitation de larges volumes de données. Les milliers de scientifiques des collaborations LHC ont ainsi défriché des domaines inexplorés de la physique. Leurs travaux ont abouti à la découverte magistrale du boson de Higgs, puis à son étude de plus en plus précise. Ils ont aussi ouvert la voie à des centaines d’avancées significatives, telles que la découverte de plus de 85 hadrons (particules composées de quarks), l’établissement de limites pour la découverte de nouvelles particules, les recherches sur le déséquilibre entre matière et antimatière, la nature du plasma quarks-gluons qui prévalait dans les premiers instants de l’Univers, ou encore des mesures aux retombées importantes en astrophysique. Les analyses des données menées par les collaborations LHC ont conduit à environ 4 500 publications scientifiques évaluées par les pairs, sans compter les publications sur les techniques de détection, les comptes rendus de conférences, etc.

« Nous tournons une page, mais les données du LHC sont loin d’avoir livré tous leurs résultats et continueront à être exploitées par les collaborations au cours des prochaines années, explique Gautier Hamel de Monchenault, directeur de la recherche et de l’informatique du CERN. Dans quatre ans, elles ouvriront un nouveau chapitre avec la version à haute luminosité du LHC et de ses expériences. » Le collisionneur HiLumi LHC produira en effet bien plus de données, permettant aux scientifiques d’étudier les particules élémentaires avec une précision inédite, et, pourquoi pas, de déceler des phénomènes complètement nouveaux.

Regardez l’émission enregistrée de puis le Centre de contrôle du CERN à l’occasion des dernières collisions du LHC avant sa transformation