Les expériences LHC à nouveau au travail, avec une énergie record

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Genève, le 3 juin 2015. Aujourd’hui, le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN1 a commencé à produire des données pour la physique pour la première fois depuis 27 mois. Après un arrêt de près de deux ans et plusieurs mois de remise en service, le LHC fournit à présent des collisions à toutes les expériences à l’énergie record de 13 TeV, soit près du double de l’énergie de collision atteinte lors de la première période d’exploitation. Cette étape marque le début de la saison 2 du LHC, qui ouvre la voie à de nouvelles découvertes. Le LHC va à présent fonctionner sans relâche pendant les trois prochaines années.

« Avec un LHC qui est à nouveau en mode "production de collisions", nous célébrons la fin de deux mois de mise en service des faisceaux, a souligné Frédérick Bordry, directeur des accélérateurs et de la technologie du CERN. C’est une grande réussite et un moment très gratifiant pour toutes les équipes ayant participé aux travaux effectués pendant le long arrêt du LHC, ainsi qu'aux essais électriques et au processus de mise en service des faisceaux. Toutes ces personnes ont déployé tant d’efforts pour que cela se réalise. »

Aujourd’hui, à 10h40, les opérateurs du LHC ont annoncé des « faisceaux stables », ce qui constitue pour les expériences LHC le signal que l’acquisition de données peut commencer. Les faisceaux sont constitués de « trains » de paquets de protons se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière tout au long de l'anneau de 27 kilomètres du LHC. Ces trains de paquets circulent en sens inverse, leur trajectoire étant guidée par de puissants aimants supraconducteurs. Aujourd’hui le LHC a été rempli de 6 paquets contenant chacun près de 100 milliards de protons. Ces chiffres vont progressivement augmenter pour atteindre 2 808 paquets par faisceau, ce qui permettra au LHC de produire jusqu’à un milliard de collisions par seconde2.

Au cours de la première période d’exploitation du LHC, les expériences ATLAS et CMS ont annoncé la découverte du boson dit de Higgs, dernière pièce manquante du Modèle standard, la théorie qui décrit les particules fondamentales dont est constitué tout ce qui est visible dans l'Univers, ainsi que les interactions à l'œuvre entre ces particules.

« La première exploitation du LHC, d’une durée de trois ans, qui a culminé avec cette découverte majeure en juillet 2012, n'était que le début du voyage. Maintenant est venu le temps de la nouvelle physique ! a déclaré Rolf Heuer, directeur général du CERN. Les premières données commencent à affluer. Voyons ce qu’elles nous révèleront sur la façon dont fonctionne notre Univers. »

Avec le début ce jour de la deuxième période d’exploitation, les physiciens ont l’ambition de continuer à explorer le Modèle standard, et même de trouver des signes de nouveaux phénomènes de physique sortant de ce cadre. On pourrait ainsi élucider certaines énigmes, telles que la matière noire, qui semble constituer environ un quart de l’Univers, ou le fait que la nature semble préférer la matière à l’antimatière, préférence sans laquelle nous n'existerions pas3.

Au cours des deux années d’arrêt technique, les quatre grandes expériences ALICE, ATLAS, CMS et LHCb ont également mené un important programme de maintenance et d’amélioration, pour se préparer à accueillir ces énergies très élevées4.

« Les collisions que nous voyons aujourd'hui indiquent que les travaux que nous avons réalisés au cours des deux dernières années pour préparer et améliorer notre détecteur ont été fructueux, et elles marquent le début d’une nouvelle ère d’exploration des secrets de la nature, a déclaré Tiziano Camporesi, porte-parole de CMS. Il est difficile de traduire en mots l’enthousiasme de nos équipes : c’est particulièrement vrai pour les plus jeunes de nos collègues. »

« Le redémarrage réussi de l’acquisition de données pour la physique, avec tous les systèmes parfaitement au point pour recueillir, traiter et analyser les nouvelles données rapidement, témoigne de l’engagement et du travail acharné d'un très grand nombre de personnes de tous les secteurs d’ATLAS au cours du long arrêt, a déclaré Dave Charlton, porte-parole d’ATLAS. Nous commençons à présent à nous pencher sur les nouvelles données pour voir ce que nous réservent ces hautes énergies encore inexplorées. »

 « Au sein de la collaboration, c’est l’effervescence, maintenant que commence la deuxième période d’exploitation, a déclaré Guy Wilkinson, porte-parole de LHCb. Nous allons pouvoir continuer à étudier des questions résultant de nos analyses des données de l'exploitation 1, et sonder avec une meilleure sensibilité la différence de comportement entre matière et antimatière. »

« Les collisions proton-proton donneront des données de référence essentielles pour l’exploitation avec des faisceaux d’ions lourds prévue pour la fin de l’année, au cours de laquelle le LHC fournira une énergie et une luminosité toutes deux supérieures à ce qu'on avait pour l'exploitation 1, a déclaré Paolo Giubellino, porte-parole d'ALICE. Nous prévoyons également de poursuivre l’exploration des signaux inexpliqués qui sont apparus lors de la première période d’exploitation. » 

Outre ces grandes collaborations, trois expériences de taille plus modeste – TOTEM, LHCf et MoEDAL – rechercheront elles aussi de la nouvelle physique à l’énergie de collision inédite de 13 TeV5.

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 actuels 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 de candidat à l’adhésion. La Serbie est État membre associé en phase préalable à l’adhésion. La Turquie est État membre associé. Les États-Unis d’Amérique, la Fédération de Russie, l’Inde, le Japon, l’Institut unifié de recherche nucléaire (JINR), l’UNESCO et l’Union européenne ont le statut d'observateur.

2. Voir « LHC Saison 2 : chiffres clés » : http://press.web.cern.ch/fr/backgrounders/lhc-saison-2-chiffres-cles

3. Voir « LHC saison 2 : de nouvelles frontières de la physique » : http://press.web.cern.ch/fr/backgrounders/lhc-saison-2-des-territoires-i...

4. Voir « LHC Saison 2 : les grands travaux des expériences pour la deuxième période d’exploitation » : http://press.web.cern.ch/fr/backgrounders/lhc-saison-2-les-grands-travau...

5. Voir « Les petites collaborations LHC se préparent aux collisions à 13 TeV » : http://home.web.cern.ch/fr/about/updates/2015/06/smaller-lhc-collaborati...

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