Selon l'une des recommandations de la mise à jour 2020 de la stratégie européenne pour la physique des particules, l'Europe, avec ses partenaires internationaux, devra étudier la faisabilité d'un futur collisionneur de hadrons au CERN. L’étude de faisabilité du Futur collisionneur circulaire (FCC) a donc été lancée dans le but de démontrer la viabilité technique et financière d’une telle installation au CERN. La réalisation de mesures géodésiques[1], condition préalable à un alignement de haute précision des éléments de l'accélérateur, est un aspect essentiel de cette étude.
Le Futur Collisionneur Circulaire, dont la circonférence sera trois fois supérieure à celle du Grand collisionneur de hadrons (LHC), couvrira une zone dix fois plus large que celle des machines précédentes, dans laquelle chaque référence géographique doit être pointée avec une précision inégalée. Afin que l'on dispose d'un système de coordonnées de référence de la zone en question, une équipe de géomètres du CERN a réalisé récemment des mesures de nivellement géodésique sur un profil de 8 km s’étendant de part et d'autre de la frontière franco-suisse au sud de Genève.
Ces nouvelles mesures géodésiques, effectuées en mai, ont deux objectifs scientifiques immédiats. Tout d'abord, elles permettront d'établir un modèle de haute précision du champ de pesanteur terrestre dans la région d'implantation du FCC. Ce modèle de surface, dit « géoïde », consiste en un champ perpendiculaire à la direction d’un fil à plomb en un point donné et sert de base pour déterminer l'altitude d'un point. Dans un deuxième temps, elles permettront d'améliorer et de mettre à jour le système de références actuel, dont les données remontent aux années 1980, au moment de la construction du tunnel qui abrite aujourd'hui le LHC. Ces résultats permettront de dire si une extrapolation du modèle actuel du LHC sera suffisamment précise ou s'il sera nécessaire de mesurer de nouveau toute la zone du FCC. Les données collectées serviront par ailleurs de base à une thèse de doctorat et à différentes recherches postdoctorales.
La campagne de mesures réalisées actuellement est menée en collaboration avec l'École polytechnique fédérale de Zurich, l'Office fédéral de topographie Swisstopo et la Collaboration CHART (Swiss Accelerator Research and Technology). Il s'agit de l'une des premières actions menées dans le cadre de l'étude de faisabilité du FCC.
Plus de 140 universités et instituts de recherche de 34 pays participent à cette étude, qui consistera en une une série d'analyses pluridisciplinaires qui porteront sur des aspects liés à la géologie, la technologie, l'environnement, l'ingénierie, la politique et l'économie et seront réalisées entre 2021 et 2025. Si le résultat de l'étude de faisabilité du FCC devait s'avérer concluant, et si le projet est approuvé par les États membres du CERN, les travaux de génie civil pourraient commencer au début de la décennie 2030.
[1] La géodésie est une discipline scientifique qui étudie la forme, la taille, le champ gravitationnel, l'orientation et la rotation de la Terre