Le laboratoire européen du CERN a fait ses premiers pas vers la construction d’un nouvel accélérateur de particules gigantesque qui éclipserait son grand collisionneur de hadrons et espère voir la lumière au bout du tunnel.
Le brise-particules Future Circular Collider (FCC) ferait plus du triple de la longueur du LHC, déjà le plus grand et le plus puissant collisionneur de particules au monde, construit dans l’espoir de révéler des secrets sur le fonctionnement de l’univers.
Le FCC formerait un nouveau tunnel circulaire sous la France et la Suisse, de 91 kilomètres (56,5 miles) de long et d’environ cinq mètres (16 pieds) de diamètre.
« L’objectif de la FCC est de repousser les frontières de l’énergie et de l’intensité des collisionneurs de particules, dans le but d’atteindre des énergies de collision de 100 téra électron-volts, dans la recherche d’une nouvelle physique », explique le CERN.
Le tunnel passerait sous la région de Genève et son lac homonyme en Suisse, et ferait une boucle vers le sud près de la pittoresque ville française d’Annecy.
Huit sites techniques et scientifiques seraient construits en surface, dont sept en France et un à Genève, a déclaré cette semaine à la presse l’ingénieur du CERN Antoine Mayoux.
Après avoir effectué une analyse théorique, « nous nous lançons maintenant pour la première fois dans des activités de terrain » pour étudier les problèmes environnementaux potentiels, a-t-il dit, avec des études sismiques et géotechniques à suivre.
Mystères de l’univers
Une fois les études de faisabilité terminées, les États membres du CERN – 22 pays européens plus Israël – décideront dans les cinq à six prochaines années de l’opportunité de construire le FCC.
La FCC accélérerait les électrons et les positrons jusqu’en 2060, puis les hadrons jusqu’en 2090, alors qu’elle cherche des réponses à de nombreuses questions restantes de physique fondamentale, avec environ 95 % de la masse et de l’énergie de l’univers encore un mystère.
Le Grand collisionneur de hadrons du CERN, un anneau de 27 kilomètres s’étendant à une centaine de mètres sous terre, a déjà commencé à réduire l’inconnu.
Entre autres choses, il a été utilisé pour prouver l’existence du boson de Higgs – surnommé la particule de Dieu – qui a élargi la compréhension de la façon dont les particules acquièrent de la masse et a valu à deux scientifiques qui avaient théorisé son existence le prix Nobel de physique 2013.
Mais le LHC, qui a commencé à fonctionner en 2010, devrait avoir terminé son cours vers 2040.
« Le problème avec les accélérateurs, c’est qu’à un moment donné, quelle que soit la quantité de données que vous accumulez, vous vous heurtez à un mur d’erreurs systématiques », a déclaré Patrick Janot, physicien du CERN.
« Vers 2040-2045, nous aurons emporté toute la substance de la précision possible avec le LHC », a-t-il déclaré.
« Il sera temps de passer à quelque chose de beaucoup plus puissant, de beaucoup plus lumineux, pour mieux voir les contours de la physique que nous essayons d’étudier. »
Ouvrir les portes du futur
Certains chercheurs craignent que cet immense projet engloutisse des fonds qui pourraient être utilisés pour d’autres recherches en physique moins abstraites.
Mais d’autres insistent sur le fait que faire avancer la physique fondamentale est également vital pour les progrès de la physique appliquée.
« Les bénéfices de nos recherches sont extrêmement importants », a déclaré Malika Meddahi, directrice adjointe du CERN pour les accélérateurs et la technologie, citant comme exemples l’imagerie médicale et la lutte contre les tumeurs.
Janot en convient : « Le jour où le canon à électrons a été inventé, c’était le début des accélérateurs ; nous ne savions pas qu’il allait donner naissance à la télévision. Le jour où la relativité générale a été découverte, nous ne savions pas que ce serait utilisé pour faire fonctionner le GPS. »
Harry Cliff, physicien des particules à l’Université britannique de Cambridge, a reconnu que le FCC était un « kit coûteux ».
Mais il a noté qu’il serait construit par « une large collaboration internationale de nations travaillant ensemble sur une très longue période de temps ».
« La physique des particules ne consiste pas à découvrir de nouvelles particules, mais à comprendre les ingrédients fondamentaux de la nature et les lois qui les régissent. »
Concurrence chinoise
Plus de 600 instituts et universités du monde entier utilisent les installations du CERN et sont responsables du financement et de la réalisation des expériences auxquelles ils participent.
Cependant, le CERN a une certaine concurrence : la Chine a annoncé en 2015 qu’elle avait l’intention de commencer à travailler d’ici une décennie sur la construction du plus grand accélérateur de particules du monde.
Michael Benedikt, qui dirige les études de faisabilité du FCC, a déclaré à l’ que le CERN avait plus de 60 ans d’expérience dans le développement d’infrastructures de recherche durables.
Et la stabilité politique en Europe a contribué à « minimiser le risque de développement pour de tels projets à long terme », a-t-il déclaré.
Meddahi a également souligné la position de leader de l’Europe dans le domaine, mais a averti que « la Chine affiche la même ambition ».
« Soyons vigilants et assurons-nous que nous ne sommes pas à l’aube d’un changement dans cette hiérarchie », a-t-elle déclaré.
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