Mark Thomson, professeur de physique expérimentale des particules à Cambridge, a été nommé prochain directeur général du CERN, l’organisation européenne de recherche nucléaire. Son mandat débute le 1er janvier par une première mesure apparemment contre-intuitive : la fermeture du Grand collisionneur de hadrons (LHC), le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde. Cet arrêt n’est cependant pas un revers, mais une étape soigneusement planifiée vers une mise à niveau substantielle qui redéfinira l’avenir de la physique des hautes énergies.
L’héritage du LHC et la prochaine mise à niveau Hi-Lumi
Le LHC a gagné sa place dans l’histoire en confirmant l’existence du boson de Higgs, une particule fondamentale qui explique comment la matière acquiert de la masse. Malgré ce triomphe, la machine mérite des améliorations majeures. À partir de juin, le LHC subira un arrêt prolongé pour laisser la place au LHC à haute luminosité (Hi-Lumi LHC), une mise à niveau conçue pour augmenter considérablement le taux de collisions de particules.
Le Hi-Lumi LHC utilisera des aimants supraconducteurs plus puissants pour comprimer les faisceaux de protons, décuplant ainsi le nombre de collisions. Cela signifie plus de données, des mesures plus précises et une plus grande chance de détecter de nouvelles particules exotiques. La mise à niveau ne concerne pas seulement la puissance brute ; les détecteurs eux-mêmes sont renforcés pour capturer des signaux subtils qui pourraient remodeler notre compréhension de la physique.
Au-delà de l’arrêt : le futur collisionneur circulaire
Le mandat de cinq ans de Thomson sera dominé par la préparation du Hi-Lumi LHC, mais son défi à long terme est encore plus grand : planifier le prochain investissement majeur du CERN. Le LHC devrait atteindre la fin de sa durée de vie opérationnelle vers 2041, et les scientifiques débattent déjà de son successeur. La principale proposition est le Future Circular Collider (FCC), un projet ambitieux qui éclipserait le LHC en termes d’échelle.
Le FCC serait plus de trois fois plus grand que le collisionneur actuel, nécessitant un tunnel de 91 km creusé jusqu’à 400 mètres sous terre. Le projet est divisé en phases, commençant par un collisionneur électron-positon à la fin des années 2040, suivi par un collisionneur de protons capable de briser des particules à une énergie sept fois supérieure à celle du LHC dans les années 2070. La phase initiale à elle seule est estimée à 14 milliards de livres sterling.
Les grandes questions et la concurrence mondiale
Les découvertes potentielles de la FCC sont loin d’être garanties. Le projet est confronté à des questions sur sa capacité à résoudre certains des mystères les plus pressants de la physique : la nature de la matière noire et de l’énergie noire, la faiblesse de la gravité et le déséquilibre entre la matière et l’antimatière dans l’univers.
De plus, le CERN n’est pas seul dans la course à la domination de la physique des particules. Les États-Unis et la Chine développent leurs propres projets de collisionneurs avancés, remettant en cause le leadership historique de l’Europe dans ce domaine. Le maintien de la position du CERN nécessitera non seulement des innovations technologiques, mais également l’obtention d’un financement et d’une collaboration internationale.
“Nous n’en sommes pas encore au point où nous avons arrêté de faire des découvertes et la FCC est la progression naturelle. Notre objectif est de comprendre l’univers à son niveau le plus fondamental”, a déclaré Thomson.
L’avenir de la physique des particules dépend d’investissements audacieux et d’une ambition scientifique continue. Le CERN, sous la direction de Thomson, se prépare à une nouvelle ère de découvertes, même si cela implique de faire taire temporairement la machine la plus puissante du monde.
