Le Grand collisionneur de hadrons (LHC), l’accélérateur de particules le plus grand et le plus puissant du monde, se prépare à sa deuxième période d’exploitation, qui durera trois ans. Le refroidissement de cette énorme machine a déjà commencé dans la perspective d’une reprise de la recherche début 2015, après un long arrêt technique qui a permis de préparer la machine à fonctionner à presque deux fois l'énergie de la première période d'exploitation. La dernière interconnexion des aimants du LHC a été fermée le 18 juin 2014, et l’un des huit secteurs de la machine a déjà été refroidi jusqu’à la température de fonctionnement. La chaîne d’accélérateurs qui fournit les faisceaux de particules au LHC est actuellement en cours de redémarrage; un faisceau a circulé dans le Synchrotron à protons (PS) mercredi dernier, pour la première fois depuis 2012.

« Désormais on s’intéresse beaucoup au Laboratoire, et il y a de grandes attentes, a déclaré  le Directeur général du CERN, Rolf Heuer, lors d’une conférence de presse à l’EuroScience Forum (ESOF) réuni à Copenhague.« Beaucoup de travail a été accompli sur le LHC au cours des 18 derniers mois ; nous avons de fait une nouvelle machine, prête à nous mettre sur la voie de nouvelles découvertes. »

Au cours des 16 derniers mois, tout un programme de maintenance et d’amélioration a été mené sur le LHC, comme sur le reste du complexe d’accélérateurs du CERN, dont certains éléments sont en place depuis 1959. Quelque 10 000 interconnexions d’aimants supraconducteurs ont été consolidées, afin de préparer l'accélérateur à une exploitation à son énergie nominale.

« La machine sort d’un long sommeil après avoir subi une intervention chirurgicale majeure, a commenté Frédérick Bordry, directeur des accélérateurs et de la technologie au CERN. « Nous allons la réveiller avec beaucoup de précaution et effectuer un grand nombre de tests avant de procéder à de nouvelles collisions de faisceaux au début de l’année prochaine. L’objectif pour 2015 est d’exécuter le programme de physique à 13 TeV ».

Les expériences LHC ont profité de cette longue pause pour améliorer leurs détecteurs de particules. « La découverte d’un boson de Higgs n’était que le début du voyage du LHC, a expliqué Fabiola Gianotti, éminente physicienne du CERN, lors de la même conférence de presse. Le relèvement d’énergie ouvre la voie à tout un potentiel de découvertes. »

Le boson de Higgs, mentionné pour la première fois en 1964 dans un article de Peter Higgs, est lié au mécanisme qui donne leur masse aux particules fondamentales, mécanisme proposé la même année par Peter Higgs et, indépendamment, par Robert Brout et François Englert.  Au cours de ses trois premières années d’exploitation, le LHC a fonctionné à une énergie de collision de 7 à 8 TeV, et ses faisceaux ont permis de réaliser des collisions dans quatre grandes expériences : ATLAS, CMS, ALICE et LHCb. Grâce à la grande quantité de données fournie par le LHC au cours de cette première période, les expériences ATLAS et CMS ont pu annoncer le 4 juillet 2012 la découverte du boson de Higgs, prédit depuis de nombreuses années, ce qui a amené à l’attribution du prix Nobel de physique 2013 aux théoriciens François Englert et Peter Higgs.

En permettant des collisions à des énergies jamais atteintes auparavant dans un accélérateur de particules, le LHC ouvrira de nouvelles perspectives de découvertes ; il permettra de nouvelles études sur le boson de Higgs, et pourrait contribuer à élucider certaines énigmes, comme celle de la matière noire. La matière ordinaire dont nous sommes faits, ainsi que tout ce qui est visible dans l’Univers, ne représente que 5 % de ce qui constitue l’Univers. Le reste est fait de matière noire et d’énergie noire. Les enjeux de cette deuxième période d'exploitation du LHC sont donc très élevés.

Calendrier de redémarrage du complexe d'accélérateurs du CERN