Le CERN inaugure son nouvel accélérateur linéaire Linac 4
(Keystone-ATS) Le CERN a inauguré mardi son nouvel accélérateur linéaire Linac 4. Cette machine deviendra dès 2021 le premier maillon de la chaîne d’injection du Grand collisionneur de hadrons (LHC), lui permettant de fournir des faisceaux plus intenses pour la recherche.
Linac 4 s’inscrit dans le projet LHC haute luminosité, ont indiqué les responsables de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) devant la presse à Meyrin (GE). D’ici 2025, le LHC devrait en effet accroître sa luminosité, ce qui aura pour effet d’augmenter le nombre de collisions et donc la quantité de données enregistrées par les expériences.
Le LHC haute luminosité fournira des mesures plus précises des particules fondamentales et permettra d’observer les rares processus qui ont lieu au-dessous du niveau de sensibilité actuel.
Les protons propulsés dans le LHC commencent actuellement leur voyage dans un petit accélérateur, le Linac 2, entré en service en 1978, qui sera remplacé par le Linac 4 d’ici 2021. Celui-ci constituera dès lors la source de faisceaux de protons du complexe d’accélérateurs du CERN, dont le LHC, après un long arrêt prévu en 2019-2020.
La construction de Linac 4 a duré près de dix ans et coûté environ 90 millions de francs. Long de 90 mètres, il se trouve 12 mètres sous terre. Il subira encore une période de tests intensifs avant sa mise en service.
“Un injecteur moderne”
“Le Linac 4 est un injecteur moderne, le premier élément essentiel de notre ambitieux programme d’amélioration conduisant au LHC à haute luminosité. Cette phase de haute luminosité augmentera considérablement les capacités des expériences LHC en vue de la découverte d’une nouvelle physique et de mesures plus précises des propriétés du boson de Higgs”, a déclaré Fabiola Gianotti, directrice générale du CERN.
Le Linac 4 enverra des ions d’hydrogène négatifs, composés d’un atome d’hydrogène et de deux électrons, au Booster du Synchrotron à protons (PSB) du CERN, où les ions négatifs subissent une nouvelle accélération et sont privés de leurs électrons. Il portera le faisceau à une énergie de 160 MeV (mégaélectronvolts), soit plus de trois fois l’énergie atteinte par son prédécesseur.
Les particules sont produites et accélérées dans Linac 4 jusqu’à 50% de la vitesse de la lumière, a expliqué à l’ats Frédérick Bordry, directeur des accélérateurs et de la technologie. Elles passent ensuite dans le Booster et deux autres accélérateurs pour être finalement injectées dans le LHC à 99,9% de la vitesse de la lumière. Comme son nom l’indique, le LHC est un collisionneur, les particules n’y accélèrent plus.
Dix fois plus de données
Grâce à l’énergie plus élevée obtenue et aux ions d’hydrogène utilisés, il sera possible de doubler l’intensité de faisceau à fournir au LHC, ce qui contribuera à accroître sa luminosité.
La luminosité est un paramètre indiquant le nombre de particules entrant en collision en un temps donné. Il est prévu que la luminosité de crête du LHC soit relevée d’un facteur cinq d’ici à 2025, ce qui permettra aux expériences d’accumuler environ 10 fois plus de données qu’auparavant, sur la période comprise entre 2025 et 2035.
Grâce au LHC à haute luminosité, les chercheurs pourront ainsi réaliser des mesures plus précises sur les particules fondamentales et augmenter leurs chances d’observer des processus rares inaccessibles avec le niveau de sensibilité actuel de la machine.
Au-delà du Modèle standard
Le LHC a été remis en marche samedi dernier. Pour la première fois en 2017, des faisceaux de protons de faible intensité y ont circulé. Ingénieurs et physiciens ont profité de cet arrêt technique hivernal pour installer un gros oeil électronique tout neuf au CMS (Compact Muon Solenoid), un des quatre détecteurs principaux sur l’anneau de 27 km du LHC.
Ces hausses successives d’énergie, passées et à venir, visent à ouvrir aux chercheurs du CERN des territoires inexplorés. Ils espèrent toujours pousser la porte d’une “nouvelle physique” allant au-delà du Modèle standard, qui explique le comportement des douze particules fondamentales constituant l’Univers et des quatre forces qui les régissent.
Jusqu’ici, celui-ci a bien résisté aux efforts des scientifiques pour y trouver une brèche. Pourtant, il ne constitue que la pointe de l’iceberg: il n’explique pas la gravité, par exemple, et il ne décrit pas l’Univers dit “sombre”. Seuls 5% environ de notre Univers sont constitués du type de matière visible décrit par le Modèle standard. Le reste est fait de matière noire et d’énergie noire.
