Dossiers de presse

 

Paris, le 8 octobre 2004

Mise à jour : 22 mars 2007

La participation française aux expériences du Cern

 Le communiqué de presse

 

• Introduction
• Le modèle standard
• La France dans l'histoire du Cern
• Le LHC (Large hadron collider)
  • L'expérience Atlas
  • L'expérience CMS
  • L'expérience LHCb
  • L'expérience Alice
  • La grille de calcul LCG
• Au-delà du LHC, prospective en physique des particules
• Petit lexique
• Contacts

 

Construit dans le même tunnel souterrain que le LEP, le LHC (Large hadron collider) est un collisionneur de protons, de 27 kilomètres de circonférence. Sept fois plus puissant que l’accélérateur proton antiproton de Fermilab aux USA, il permettra d’atteindre des énergies de 14 TeV. Le LHC sera alors le plus puissant collisionneur du monde.

Son objectif est de répondre aux questions que pose le Modèle standard et de tenter de découvrir le cadre plus général dans lequel il s’inscrit. De nombreuses propositions théoriques seront ainsi mises à l’épreuve. Notamment :
– le LHC devrait apporter une réponse à l’existence d’un ou de plusieurs bosons de Higgs ;
– il sera aussi en mesure de "traquer” les particules supersymétriques, jamais observées à ce jour, et ainsi de tester le cadre théorique de la grande unification des forces ;
– il devrait aussi aider à résoudre l’énigme de la matière noire et peut-être même celle de l’énergie noire.

Le LHC est constitué du collisionneur et de 4 détecteurs, Atlas, CMS, LHCb et Alice :
– le collisionneur permet de faire entrer les protons en collisions à haute énergie, ces collisions générant des centaines de particules ;
– les détecteurs analysent les particules ainsi générées pour sonder les interactions entre les particules.

 

L’accélérateur

Le LHC étant construit dans un tunnel préexistant, l’énergie maximale des faisceaux est déterminée par l’intensité du champ magnétique que l’on peut fournir pour maintenir ces faisceaux sur leur trajectoire circulaire. Les aimants supraconducteurs du LHC produisent un champ magnétique exceptionnellement élevé, ce qui en fait les éléments les plus complexes de la machine. La supraconductivité de haute performance nécessite de refroidir la totalité des 27 kilomètres de l’anneau à des températures de 1,8 K (-271,2°C), ce qui fait du LHC la plus grande installation supraconductrice et cryogénique du monde.

Aujourd’hui, les 1624 aimants principaux ont été livrés au Cern. A la fin 2006, 80% environ des aimants étaient déjà installés en souterrain. Un secteur complet de la machine se prépare actuellement à sa mise au froid pour atteindre sa température d’exploitation. On prévoit de descendre le dernier aimant en souterrain à la fin mars 2007. La mise en service de l’accélérateur est prévue pour novembre 2007.

 

Les détecteurs

Les deux détecteurs Atlas et CMS permettront de déterminer et caractériser les produits des collisions entre protons. Ils sont destinés à la recherche de premier plan du Cern, déterminer l’existence de un ou de plusieurs bosons de Higgs, "traquer" les particules supersymétriques… Ils seront capables de traiter autant d’informations que tout le réseau de télécommunication européen actuel.
Deux autres détecteurs destinés à des études particulières, Alice et LHCb, seront aussi installés. L’expérience Alice doit pouvoir mettre en évidence et étudier un état particulier de la matière, le plasma quark-gluon, un état où quarks et gluons n’étaient pas encore “emprisonnés”. En traquant spécifiquement les mésons B (particules composées d’un quark b et d’un antiquark), l’expérience LHCb s’intéressera à l’antimatière, l’objectif étant de mieux comprendre pourquoi l’Univers est constitué de matière plutôt que d’antimatière.

 

La participation française au LHC

La France est fortement engagée dans le projet du LHC. Dans le cadre de sa “contribution exceptionnelle”, elle finance 16,33 % du LHC. 210 physiciens et 230 ingénieurs et techniciens de l’IN2P3 et du Dapnia participent au projet LHC. La majorité d’entre eux (400) travaillent sur les expériences Alice, Atlas, CMS et LHCb, les autres sur le collisionneur. Ils participeront ensuite à la réalisation des expériences et à l’acquisition et l’interprétation des données.

• L’accélérateur

Des ingénieurs et techniciens de l'IN2P3 et du CEA ont contribué à la conception des aimants supraconducteurs et d’une partie du système cryogénique de l’accélérateur en cours d’installation. L'IN2P3 a également étudié et étalonné plus de 6 000 thermomètres pour mesurer et contrôler tous les éléments supraconducteurs du LHC. Le service des basses températures du CEA a participé à la conception du sous-ensemble cryogénique nécessaire au maintien de l’ensemble de l’accélérateur à des températures proches du zéro absolu.

• Les expériences

Les physiciens du Dapnia et de l’IN2P3 ont été impliqués dans la conception des expériences dès leur origine, à partir des exigences de la physique. Des éléments clé de ces grands détecteurs portent la marque de cette contribution, qui s’est appuyée sur un fort potentiel technique, d’ingénierie et de réalisation.
La participation française aux 4 expériences et à la grille de calcul est détaillée dans les 5 fiches suivantes.