Le Large Hadron Collider (LHC) améliore considérablement ses performances. Malheureusement, pour les fans de physique révolutionnaire, le tout doit être arrêté pendant deux ans pendant que le travail est terminé. Mais une fois qu'il sera de nouveau opérationnel, ses capacités améliorées le rendront encore plus puissant.
L'essence du Grand collisionneur de hadrons est d'accélérer les particules, puis de les diriger pour entrer en collision les unes avec les autres dans des chambres. Des caméras et des détecteurs sont formés à ces collisions et les résultats sont contrôlés dans les moindres détails. Il s'agit de découvrir de nouvelles particules et de nouvelles réactions entre les particules, et de regarder comment les particules se désintègrent.
Cet arrêt s'appelle Long Shutdown 2 (LS2.) Le premier arrêt a été LS1, et il a eu lieu entre 2013 et 2015. Pendant LS1, la puissance du collisionneur a été améliorée, tout comme ses capacités de détection. La même chose se produira pendant LS2, lorsque les ingénieurs renforceront et mettront à niveau l'ensemble du complexe d'accélérateurs et les détecteurs. Les travaux sont en préparation pour la prochaine exploitation du LHC, qui commencera en 2021. Il s'agit également de préparer le projet appelé LHC à haute luminosité (HL-LHC), qui débutera en 2025.
La série d'expériences effectuées entre LS1 et LS2 est appelée la deuxième série et s'est déroulée de 2015 à 2018. Cette série a produit des résultats impressionnants, et une tonne de données reste à étudier. Selon le CERN, la deuxième série a produit 16 millions de milliards de collisions proton-proton à une énergie de 13 TeV (téra-électron-volt) et de grands ensembles de données pour les collisions plomb-plomb à une énergie de 5,02 TeV. Cela signifie qu'il y a l'équivalent de 1000 ans de streaming vidéo 24/7 stocké dans les archives de données du CERN.
«La deuxième manche du LHC a été impressionnante…» - Frédérick Bordry, directeur des accélérateurs et de la technologie du CERN.
L'énorme cache de données des expériences lors de la deuxième exécution du LHC éclipse les données de la première exécution, et tout cela parce que le niveau d'énergie du collisionneur a presque doublé pour atteindre 13 TeV. Il devient de plus en plus difficile d'augmenter le niveau d'énergie d'un collisionneur, et ce deuxième arrêt verra l'énergie augmentée de 13 TeV à 14 TeV.
«La deuxième exécution du LHC a été impressionnante, car nous avons pu livrer bien au-delà de nos objectifs et de nos attentes, en produisant cinq fois plus de données que lors de la première exécution, avec l'énergie sans précédent de 13 TeV», a déclaré Frédérick Bordry, directeur des accélérateurs du CERN. et la technologie. "Avec ce deuxième long arrêt qui commence maintenant, nous préparerons la machine à encore plus de collisions à l'énergie de conception de 14 TeV."
À tous points de vue, le LHC a été un succès. Pendant plusieurs décennies, l'existence du boson de Higgs et du champ de Higgs a été la question centrale en physique. Mais la technologie et l'ingénierie nécessaires pour construire un collisionneur suffisamment puissant pour le trouver n'étaient tout simplement pas disponibles. La construction du LHC a permis la découverte du boson de Higgs en 2012.
«Le boson de Higgs est une particule spéciale…» - Fabiola Gianotti, directrice générale du CERN.
«En plus de nombreux autres beaux résultats, ces dernières années, les expériences du LHC ont fait d'énormes progrès dans la compréhension des propriétés du boson de Higgs», ajoute Fabiola Gianotti, directrice générale du CERN. «Le boson de Higgs est une particule spéciale, très différente des autres particules élémentaires observées jusqu'à présent; ses propriétés peuvent nous donner des indications utiles sur la physique au-delà du modèle standard. »
La découverte du boson de Higgs théorisé depuis longtemps est le couronnement du LHC, mais pas le seul. De nombreuses parties du modèle standard de physique étaient difficiles à tester avant la construction du LHC. Des centaines d'articles scientifiques ont été publiés sur les résultats du LHC, et de nouvelles particules ont été découvertes, dont les pentaquarks exotiques et une nouvelle particule à deux quarks lourds, nommée «Xicc ++».
Après les mises à niveau de LS2, la troisième manche commencera. L'un des projets de la troisième série est le projet LHC à haute luminosité (HL-LHC). La luminosité est l'une des deux principales considérations chez les collisionneurs. Le premier est la tension, qui passe de 13 TeV à 14 TeV pendant LS2. L'autre est la luminosité.
La luminosité signifie un nombre accru de collisions, et donc plus de données. Étant donné que de nombreuses choses que les physiciens veulent observer sont très rares, un nombre plus élevé de collisions augmente les chances de les voir. En 2017, le LHC a produit environ trois millions de bosons de Higgs par an, tandis que le LHC à haute luminosité produira au moins 15 millions de bosons de Higgs par an. Ceci est important car bien que ce fut une énorme réussite de détecter le boson de Higgs, il y a encore beaucoup de physiciens qui ne connaissent pas la particule insaisissable. En quintuplant le nombre de bosons de Higgs produits, les physiciens apprendront beaucoup.
«La riche récolte de la deuxième série permet aux chercheurs de rechercher des processus très rares.» - Eckhard Elsen, directeur de la recherche et de l'informatique au CERN.
Toutes les données stockées au CERN lors de la deuxième exécution du LHC signifieront que les physiciens seront occupés pendant le LS2. Il peut y avoir des choses cachées dans cette énorme collecte de données que personne n'a encore vues. Il n'y aura pas de repos pour l'armée avide de l'humanité de physiciens des particules.
«La riche récolte de la deuxième série permet aux chercheurs de rechercher des processus très rares», a déclaré Eckhard Elsen, directeur de la recherche et de l'informatique au CERN. «Ils seront occupés tout au long de l'arrêt à examiner l'énorme échantillon de données pour détecter les signatures possibles d'une nouvelle physique qui n'a pas eu la chance de se dégager de la contribution dominante des processus du modèle standard. Cela nous guidera dans le HL-LHC lorsque l'échantillon de données augmentera d'un autre ordre de grandeur. »
- Communiqué de presse du CERN: le LHC se prépare à de nouvelles réalisations
- Communiqué de presse du CERN: l'expérience LHCb du CERN rapporte l'observation de particules exotiques de pentaquark
- Communiqué de presse du CERN: L'expérience LHCb est ravie d'annoncer l'observation d'une nouvelle particule avec deux quarks lourds
- Page Web du CERN: LHC à haute luminosité
- Communiqué de presse du CERN: Le LHC: une machine plus puissante
- Entrée Wikipédia: boson de Higgs
- Page Web du CERN: le modèle standard
