Les chercheurs prêts à repousser les frontières de la physique

L’excitation monte chez les chercheurs européens du CERN à l’approche du redémarrage du grand collisionneur qui va permettre de relancer la chasse aux particules, une traque dont le résultat pourrait changer notre compréhension de l’Univers. « Le plus excitant, c’est que nous ne savons vraiment pas ce que nous allons trouver »

Physiciens et ingénieurs procèdent aux dernières vérifications après une révision et une consolidation du plus grand accélérateur de protons au monde, qui a pris deux ans et a permis de quasiment doubler sa puissance. Quelques mois avant son arrêt technique début 2013, le grand collisionneur de hadrons (Large Hadron Collider, LHC) avait permis la mise en évidence du fameux boson de Higgs, une découverte qui a valu le prix Nobel 2013 au Belge François Englert et au Britannique Peter Higgs.

Les chercheurs espèrent à présent trouver de nouvelles particules exotiques. « Le plus excitant, c’est que nous ne savons vraiment pas ce que nous allons trouver », déclare Rolf Landua, du CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire) où se trouve le LHC. Pour la nouvelle période d’exploitation, les chercheurs vont chercher des preuves d’une « nouvelle physique ». Ils vont sonder la « supersymétrie », un concept théorique baptisé « Susy », qui cherche entre autres à expliquer la matière noire. Fin mars, le LHC va être remis en route. Des faisceaux contenant des milliards de protons lancés à une vitesse très proche de celle de la lumière vont circuler à l’intérieur du tunnel en forme d’anneau long de 27 km qui s’étend sous terre à la frontière franco-suisse. Fin mai ou début juin, le LHC devrait être prêt à reprendre les collisions de protons, qui sont enregistrées dans des laboratoires situés en quatre points de l’anneau. « La chose la plus importante que nous voudrions trouver est un nouveau type de particule qui pourrait aider à expliquer ce qu’est la mystérieuse matière noire », indique Rolf Landua. La matière ordinaire visible représente seulement 4% environ de l’Univers. Les scientifiques estiment qu’il y a cinq à dix fois plus de matière noire. Avec l’énergie sombre, également très mystérieuse, elle formerait 96% du cosmos.

Début 2013, le LHC a été fermé pour augmenter son énergie de collision à 13 TeV (téraélectronvolts) — 6,5 TeV dans chacun des deux faisceaux qui tournent en sens inverse dans l’anneau. « Treize TeV constitue un nouveau record, qui va ouvrir la voie, espérons-le, à une nouvelle physique », déclare Mirko Pojer, opérateur au centre de contrôle du CERN. L’énergie maximale atteinte jusque-là par le LHC avait été de 8 TeV en 2012. Le LHC pourra monter jusqu’à un maximum de 14 TeV. « Je suis pratiquement sûr qu’avec cette énergie supplémentaire, nous allons découvrir quelque chose », déclare Frédérick Bordry, directeur des accélérateurs et de la technologie du CERN.

Au cours de sa nouvelle période d’exploitation, prévue pour durer trois ans, le LHC va chercher à combler les lacunes du « Modèle standard », la théorie qui intègre les connaissances actuelles sur les particules et les forces fondamentales. Cette théorie n’explique pas la matière noire ni l’énergie sombre et semble incompatible avec la théorie de la gravité. Théorie additionnelle, « Susy » fait le postulat que chaque particule du « Modèle standard » a une particule partenaire, supersymétrique. Cela pourrait expliquer la matière noire invisible, que l’on détecte par ses effets gravitationnels.

Le boson de Higgs est considéré comme la clef de voûte de la structure fondamentale de la matière, la particule élémentaire qui donne leur masse à nombre d’autres, selon la théorie du « Modèle standard ». La supersymétrie postule qu’il devrait y avoir d’autres types de bosons de Higgs.