Un nouveau collisionneur d’atomes serait de loin' le plus grand du monde

Sept ans après que les expériences menées au Grand collisionneur de hadrons (LHC) – le plus grand collisionneur d’atomes du monde – ont confirmé l’existence d’une mystérieuse particule subatomique connue sous le nom de boson de Higgs, les physiciens ont élaboré des plans pour construire un collisionneur encore plus grand.

Le futur collisionneur circulaire (FCC) serait quatre fois plus grand et jusqu’à 10 fois plus puissant que le LHC, a annoncé l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (plus connue sous son acronyme français, CERN) dans un rapport mardi. Consortium international de 23 nations membres, le CERN exploite le Grand collisionneur de hadrons et gérerait également le FCC.

« Le rapport de conception du FCC est un accomplissement remarquable », a déclaré le directeur général du CERN, Fabiola Gianotti, dans un communiqué. « Il montre l’énorme potentiel du FCC pour améliorer notre connaissance de la physique fondamentale et pour faire progresser de nombreuses technologies ayant un large impact sur la société. »

Le nouveau collisionneur, qui sera construit près du LHC le long de la frontière franco-suisse, élargirait considérablement la compréhension des scientifiques sur la matière et l’univers, selon le CERN. Si le projet se déroule comme prévu, les scientifiques pourraient utiliser le nouveau collisionneur pour rechercher de nouvelles particules subatomiques d’ici le milieu du siècle.

Le plan du nouveau collisionneur, élaboré par plus de 1 000 scientifiques de 150 institutions dans le monde, prévoit une collaboration multinationale pour construire une installation de 24 milliards de dollars composée de plusieurs laboratoires et d’un tunnel circulaire d’une circonférence de 100 kilomètres (62 miles).

Le plan va maintenant être examiné par un groupe international de scientifiques avant que le conseil d’administration du CERN ne décide de le faire avancer.

Petites particules, grosses machines

Bien que les particules qui composent l’univers soient petites, les machines nécessaires pour les étudier doivent être grandes. Seuls d’énormes collisionneurs peuvent créer l’énorme énergie nécessaire pour sonder la matière aux plus petites échelles. Les collisionneurs accélèrent les protons, les électrons et d’autres particules à des vitesses proches de celle de la lumière, et les écrasent les uns contre les autres dans l’espoir de découvrir des particules inconnues parmi les débris.

Après la découverte du boson de Higgs en 2012, les physiciens travaillant au LHC avaient espéré que les expériences ultérieures qui s’y dérouleraient pourraient offrir des indices d’une « nouvelle physique » – c’est-à-dire révéler des particules inconnues jusqu’alors qui ne font pas partie de ce qu’on appelle le modèle standard de la physique qui représente notre compréhension actuelle de la matière qui compose tout dans l’univers.

Cela ne s’est pas produit. Mais les scientifiques ont bon espoir qu’un plus grand accélérateur comme le Future Circular Collider puisse réussir là où le LHC n’a pas réussi.

« Depuis un siècle, les accélérateurs de particules d’une énergie toujours plus grande ont repoussé les frontières de notre compréhension de l’univers et des éléments fondamentaux de tout ce qu’il contient », a déclaré Glenn Starkman, physicien à la Case Western Reserve University de Cleveland, à NBC News MACH dans un courriel. « Nous nous trouvons à un moment où notre vision de ce qui se trouve au-delà des frontières actuelles est inhabituellement floue ; séparer cette brume nécessite une vision audacieuse et de la détermination. »

Valant le coût ?

D’autres scientifiques sont dubitatifs quant à la nécessité d’un énorme nouveau collisionneur.

« Compte tenu de tout ce que nous savons actuellement, ce ne serait pas un bon investissement », a déclaré Sabine Hossenfelder, physicienne théorique à l’Institut des études avancées de Francfort en Allemagne, dans un courriel. « Bien sûr, il se pourrait qu’il découvre quelque chose de nouveau, si nous avons de la chance », a-t-elle ajouté. Mais compte tenu de l’incertitude, elle a déclaré que les scientifiques pourraient en avoir plus pour leur argent en investissant plutôt dans de plus grands télescopes, dans la technologie de la fusion nucléaire ou dans la recherche sur l’intelligence artificielle.

David King, physicien et ancien conseiller scientifique en chef du Royaume-Uni, a exprimé des doutes similaires. « Nous devons tracer une ligne quelque part. Sinon, nous nous retrouvons avec un collisionneur si grand qu’il fait le tour de l’équateur », a-t-il déclaré à la BBC. « Et si cela ne s’arrête pas là, il y aura peut-être une demande pour un collisionneur qui ira jusqu’à la lune et en reviendra. »

Mais ceux qui sont favorables à la poursuite de grands projets tels que le collisionneur proposé soulignent que la science fondamentale apporte souvent des avantages pratiques ainsi que des découvertes scientifiques.

La construction et le fonctionnement du LHC ont été crédités d’avancées clés dans la technologie radio, la robotique, l’informatique, la cryogénie et de nombreux autres domaines. Et le World Wide Web – le réseau informatique qui vous permet de lire cet article – a été inventé par un scientifique anglais nommé Tim Berners-Lee alors qu’il travaillait au CERN à la fin des années 1980.

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