Début de la saison 2016 de physique au LHC

Genève, le 9 mai 2016. Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN1 et ses expériences sont de retour pour collecter les données de physique de l’année 2016, des données qui amélioreront notre compréhension de la physique fondamentale.

Le 25 mars, le collisionneur le plus puissant du monde a été remis en service après sa pause hivernale annuelle. Accélérateurs et expériences ont fait l’objet de réglages au moyen de faisceaux de faible intensité et de collisions de protons pilotes. Le LHC et les expériences sont maintenant prêts à recueillir une grande quantité de données.

Suite à une brève période de mise en service, les opérateurs du LHC peuvent à présent augmenter l’intensité des faisceaux afin que la machine produise un nombre bien plus grand de collisions.

« Le LHC fonctionne à merveille, a déclaré Frédérick Bordry, directeur des accélérateurs et de la technologie du CERN. Nous avons maintenant un objectif ambitieux pour 2016 : livrer environ six fois plus de données qu’en 2015. »

« Le redémarrage du LHC procure toujours une grande émotion, a déclaré Fabiola Gianotti, directrice générale du CERN. Grâce aux données de 2016, les expériences pourront effectuer des mesures plus fines du boson de Higgs et d’autres particules et phénomènes connus, et explorer une nouvelle physique avec un plus grand potentiel de découverte. »

Pour la deuxième année consécutive, le LHC fonctionnera à une énergie de collision de 13 TeV. Lors de la première phase de la deuxième période d’exploitation du LHC, en 2015, les opérateurs avaient configuré l’accélérateur à cette nouvelle énergie en augmentant progressivement l’intensité des faisceaux.

Les faisceaux sont constitués de « trains » de paquets, contenant chacun environ 100 milliards de protons, se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière le long de l’anneau de 27 kilomètres du LHC. Ces trains de paquets circulent dans des directions opposées et se croisent au centre des expériences.  L’année dernière, les opérateurs ont porté le nombre de paquets de protons à 2 244 par faisceau, espacés de 25 nanosecondes. Les collaborations ATLAS et CMS ont ainsi pu analyser les données produites par environ 400 millions de millions de collisions proton-proton. En 2016, le nombre de particules circulant dans la machine sera augmenté, de même que la compression des faisceaux aux points de collision. Le LHC produira jusqu’à 1 milliard de collisions par seconde dans les expériences.

« En 2015, grâce à une énergie sans précédent, nous avons ouvert une fenêtre sur un paysage entièrement nouveau. À présent, nous pouvons commencer à explorer ce paysage dans les détails », a déclaré Eckhard Elsen, directeur de la recherche et de l’informatique du CERN.

Le boson de Higgs était la dernière pièce manquante du puzzle que constitue le Modèle standard – la théorie qui nous donne la meilleure description des particules fondamentales connues et des forces qui les régissent. En 2016, les collaborations ATLAS et CMS, qui ont annoncé en 2012 la découverte du boson de Higgs, étudieront ce boson de façon approfondie.

Mais le Modèle standard laisse encore plusieurs questions sans réponse. En particulier, il n'explique pas pourquoi la nature préfère la matière à l’antimatière et ne dit pas ce dont est faite la matière noire, alors que celle-ci représente potentiellement un quart de notre Univers.

Les quantités énormes de données qui seront produites lors de la saison 2016 du LHC permettront aux scientifiques d'étudier ces questions et beaucoup d’autres, de sonder plus avant le Modèle standard et de trouver éventuellement des indices d’une nouvelle physique au-delà de celui-ci.

L’exploitation pour la physique avec protons durera six mois. La machine sera ensuite configurée pour une campagne de collisions proton-ion plomb de quatre semaines.

Les quatre plus grandes collaborations d’expériences du LHC – ALICE, ATLAS, CMS et LHCb – commencent à présent à recueillir et analyser les données de la saison 2016. Leur programme de physique très large sera complété par les mesures de trois expériences plus petites – TOTEM, LHCf et MoEDAL –  qui se concentrent avec une sensibilité particulière sur certaines caractéristiques des collisions de protons.

 

 

Une collision proton-proton enregistrée par le détecteur ALICE durant la phase de mise en service du LHC, avec des faisceaux de basse intensité (Image : ALICE)

Une collision proton-proton enregistrée par le détecteur ATLAS durant la phase de mise en service du LHC, avec des faisceaux de basse intensité (Image : ATLAS)

Une collision proton-proton enregistrée par le détecteur CMS le 7 mai (Image : CMS)

Une collision proton-proton collision enregistrée par le détecteur LHCb aux premières heures, le 9 mai (Image : LHCb)

Pour plus d'information :
- Vous pouvez télécharger le VNR, ainsi que d'autres vidéos sur ce sujet;
- Images des collisions produites par les expériences ALICE, ATLAS, CMS et LHCb.

Footnote(s)

1. Le CERN, Organisation européenne pour la Recherche nucléaire, est le plus éminent laboratoire de recherche en physique des particules du monde. Il a son siège à Genève. Ses États membres sont les suivants : Allemagne, Autriche, Belgique, Bulgarie, Danemark, Espagne, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Israël, Italie, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République tchèque, Royaume-Uni, Slovaquie, Suède et Suisse. La Roumanie a le statut d’État candidat à l’adhésion. Chypre et la Serbie sont États membres associés en phase préalable à l’adhésion. Le Pakistan et la Turquie sont États membres associés. Les États-Unis d’Amérique, la Fédération de Russie, l’Inde, le Japon, le JINR, l’UNESCO et l’Union européenne ont le statut d'Observateur.

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