Après deux années de travaux de maintenance et de consolidation, et plusieurs mois de préparation en vue du redémarrage, le Grand collisionneur de hadrons (Large Hadron Collider), le plus puissant accélérateur de particules du monde, est de nouveau en service.

Ce mardi  à 10h41, un faisceau de protons a fait le tour de l’anneau de 27 kilomètres de circonférence du LHC, dans un sens, puis, à 12h27, un deuxième a accompli le même circuit en sens inverse. Les faisceaux ont circulé à leur énergie d’injection, soit à 450 GeV. Le Grand collisionneur de hadrons, en maintenance depuis le 14 février 2013, est donc prêt à fonctionner pour permettre, durant les prochaines semaines, une montée d’énergie progressive des faisceaux, devant atteindre le record de 13 TeV, Téra Electron Vol

L’électron-volt (eV) est une unité de mesure de l’énergie définie comme étant l’énergie cinétique acquise par un électron accéléré par une différence de potentiel d’un volt. Un électron-volt est égal à environ 1,6.10-19 joule. Les deux faisceaux de protons, particules dont la taille est de l’ordre de grandeur du femtomètre (10 puissance moins 15 mètre) qui entreront en collision au LHC dégageront une énergie équivalente à celle d’un train de 400 tonnes lancé à 150 km/h.

Pendant l’arrêt technique du Grand Collisionneur quelque 10 000 interconnexions électriques entre les aimants ont été consolidées. Des systèmes de protection des aimants ont été ajoutés, et les systèmes cryogéniques, électroniques et de vide ont été améliorés et renforcés.  Les faisceaux seront configurés pour produire davantage de collisions àl’origine d’émissions de particules composantes intimes de la matière. Plus l’énergie qui produit les collisions entre faisceaux de matière opposés, plus les collisions peuvent émettre de particules , parmi lesquelles des particules encore non identifiées.

La deuxième campagne d’exploitation du Collisisonneur fonctionnera à une énergie sans précédent, 6,5 TeV par faisceau, près de deux fois l’énergie obtenue lors de la première campagne. Les collisions proton-proton de 13 TeV attendues avant l’été permettront d’explorer de nouveaux territoires de la physique.

Au programme de la deuxième campagne du LHC figurent le mécanisme de Brout-Englert-Higgs, la matière noire, l’antimatière et le plasma quarks-gluons. Après la découverte en 2012 du boson de Higgs par les expériences ATLAS et CMS, les physiciens vont pouvoir mettre à l’épreuve comme jamais le Modèle standard de la physique des particules, qui décrit les particules fondamentales et leurs interactions, en recherchant une nouvelle physique au-delà de cette théorie bien établie.

Des chercheurs français

Les équipes du CNRS et du CEA ont participé à la maintenance et aux améliorations apportées sur les 4 expériences Atlas, CMS, Alice et LHCb.
Les laboratoires français impliqués dans le LHC sont :
– le Centre de physique des particules de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université)
– l’Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (CNRS/Université de Strasbourg)
– l’Institut de physique nucléaire de Lyon (CNRS/Université de Lyon)
– l’Institut de physique nucléaire d’Orsay (CNRS/Université Paris-Sud)
– le Laboratoire de l’accélérateur linéaire à Orsay (CNRS/Université Paris-Sud)
– le Laboratoire d’Annecy le Vieux de physique des particules à Annecy (CNRS/Université de Savoie)
– le Laboratoire Leprince-Ringuet à Palaiseau (CNRS/Ecole Polytechnique)
– le Laboratoire de physique corpusculaire de Clermont-Ferrand (CNRS/Université Blaise Pascal – Clermont-Ferrand)
– le Laboratoire de physique nucléaire et de hautes énergies à Paris (CNRS/UPMC/Université Paris Diderot)
– le Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie à Grenoble (CNRS/Université Joseph Fourier)
– le Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées à Nantes (CNRS/Université de Nantes/Ecole des Mines de Nantes)
– le Centre de calcul de l’Institut national de physique nucléaire et de physique des particules du CNRS
– l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (CEA-Irfu)