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LEGRANDCOLLISIONNEURDEHADRONSDUCERN:LAMACHINEQUIADECOUVERTLEBOSONDEHIGGS

EliasMETRALPhysiciendesaccélérateursauCERN

Une nouvelle particule élémentaire, similaire au boson de Higgs [1,2], a été identifiée dans le

grand collisionneur de hadrons du CERN [3], appelé le LHC (Large Hadron Collider en anglais). Cettedécouverte a été annoncée le 4 juillet 2012 et elle a valu le prix Nobel de physique 2013 (décerné le08/10/2013)auxdeuxphysiciensF.EnglertandP.Higgspour leurstravauxthéoriquessur lebosondeHiggsen1964.

BrefhistoriqueduCERN

Le CERN, qui a été créé en 1954, a changéplusieurs fois denomau coursde sonhistoiremais atoujoursgardélemêmeacronyme,quiluivientdesonpremier nom: Conseil Européen pour la RechercheNucléaire.Ilsenommedésormaislaboratoireeuropéenpour la physique des particules et se situe sur lafrontière franco‐suisseprochedeGenève (voir Fig.1).Le CERN est composé de 20 états membres, environ2500personnesetsonbudgetannuelestd’environunmilliarddefrancssuisses.LesdatesclefsduCERNsontlessuivantes:

1957: premier accélérateur appeléSynchrocyclotron;

1965: premières observations d’anti‐noyaux(anti‐deuteron);

1968: G. Charpak développe la»chambreproportionnellemulti‐fils»qui luivaudra leprixNobeldephysique1992;

1971: premières collisions de protons dans lesISR(undesaccélérateursduCERN);

1981: premières collisions proton anti‐protondanslesISR;

1983:découvertedesparticulesWetZdansleSPS(unautreaccélérateurduCERN),quiavaluleprixNobel de physique 1984 à C. Rubbia et S. Van derMeer;

1990: T. Berners‐Lee définit les concepts debase du «WorldWideWeb»(adresseURL, protocolehttpetlangagehtml);

1995: premiers anti‐atomes produits (anti‐hydrogène) dans le LEAR (un autre accélérateur duCERN);

04/07/2012: découverte d’une particulesimilaireaubosondeHiggsdansleLHC.

Figure1:GrandcollisionneurdehadronsduCERN(appeléLHC),prochedeGenève.Onpeutvoir

aussilelacLémanainsiquelesAlpesetleMont‐Blanc.LesrecherchesduCERN

Au CERN, nous faisons de la recherchefondamentale et étudions les composants de lamatièreetlesforcesquiinteragissententreeux.Aprèsunsièclededécouvertesetdemesures,lesphysiciensdes particules ont développé le «modèle standard»pour décrire cela et nos connaissances actuelles nousdisent que la matière est composée de 12 quarks (6quarks et 6 anti‐quarks) et 12 leptons (6 leptons et 6anti‐leptons). Les 6 quarks se nomment Haut, Bas,Charme,Étrange,BeautéetTopalorsqueles6leptonsse nomment Électron, Muon, Tau, Neutrino Électron,Neutrino Muon et Neutrino Tau. Par définition, uneanti‐particule a une charge électrique opposée à saparticule correspondante et s’annihile avec cettedernière en produisant de l’énergie pure. Il estimportant de noter que la matière ordinaire n’estcomposée que de 2 quarks (Haut et Bas) quicomposentlenoyaudechaqueatome(danslenoyauilyadesprotonsetdesneutrons,composésde3quarks)etd’untypedeleptons(électrons)quigravitentautourdu noyau. Et il y a 4 forces fondamentales dansl’univers:

• lagravitation,• laforceélectromagnétique,• laforced’interactionforteet• laforced’interactionfaible,

dont lesparticulesmessagèressont respectivement legraviton,lephoton,legluonetlesparticulesZ0‐W‐‐W+.Enfin,unedernièreparticule,appeléebosondeHiggs,estsenséedonner lamasseà toutes lesparticules.Enassemblant des quarks on crée des hadrons et lesprotons (composés de 3 quarks) sont donc deshadrons. Il reste cependant plusieurs mystères nonencore élucidés: pourquoi est‐ce que l’expansion del’universsembles’accélérer?Oùest l’anti‐matièrequia été créée avec la matière lors du Big‐Bang? (oupourquoi y a‐t‐il quelque chose plutôt que rien?)Qu’est‐ce que et où se trouve lamatière noire (pourexpliquer la rotation des galaxies) et l’énergie noire?Etc.C’estcequeleCERNessaiedecomprendre.Accélérateursetcollisionneurs

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Pour faire toutes ces études, nous créons desparticules que nous accélérons et que nous envoyonssoit sur des cibles fixes (comme pour l’expérienceCNGS = «CERN Neutrino to Gran Sasso» qui étudiel’oscillationdesneutrinosentre leCERNetGranSassosituéàenviron730km,prochedeRome,enenvoyantdes protons sur une cible fixe et générant desneutrinos) soit sur d’autres particules venant en sensinverse. Ce derniermode, appelémode collisionneur,est celui utilisé dans le LHC où des protons (d’où lenomdehadrons)sontmisencollision.

Le LHC est le plus grand accélérateur de

particulesduCERN,etleplusgrandjamaisconstruitaumonde, avec une circonférence d’environ 27 km.Cependant, bien que le LHC soit le projet phare duprogramme expérimental du CERN, il n’en est pasmoinsqu’unparmid’autreset seulement0,018%desprotonsproduitsen2012ontétéutilisésparleLHC.

Les accélérateurs de particules sont des

machines qui manipulent des particules à l’aide dechampsélectromagnétiques,cequis’accompagnede3conditions:

(i) les particules doivent être chargéesélectriquement;

(ii) les particules doivent être stablespendant tout le processus (c’est‐à‐dire que lesparticules ne doivent pas se désintégrer) ‐ ces deuxconditions limitent les particules qui peuvent êtreaccélérées enpratique aux électrons (e‐), protons (p+)etionsainsiquetoutesleursanti‐particules;

(iii) enfin, un «vide» suffisant (où lesparticules circulent) doit être créé pour que lesparticules ne soient pas perturbées par lesmoléculesde l’air.Lemoteurdesrecherchessur laphysiquedesparticules a toujours été la physique des hautesénergiesmaiscelle‐cinereprésenteenfaitdenosjoursqu’untrèsfaiblepourcentagedecetteactivitécardesmilliersd’accélérateursdeparticulessontutilisésdansde nombreux pays pour de multiples applications(physiqueappliquée,médecine,etc.).

Avec un collisionneur de particules, on fait

l’opposédecequiestfaitdansunecentralenucléaire:oncréedelamatière(nouvellesparticules)àpartirdel’énergie alors que dans des centrales nucléaires oncrée de l’énergie à partir de lamatière (uranium). Leparamètre clef d’un collisionneur de particules est laluminosité qui est le nombre d’évènements parsecondegénérésdanslescollisionsdiviséparlasectionefficace (liée à la probabilité) de la réaction étudiée.Cettedernièreestd’autantplusgrandequelenombredepaquetsdeparticulesestgrand,que lenombredeparticulesparpaquetestgrandetque lesdimensionstransversales des paquets aux points de collision(appelés points d’interaction) sont petites. Le défiexpérimental du LHC est de trouver des évènementsextrêmement rares, ce qui nécessite une grandestatistique et donc une grande luminosité. Laluminositérequiseparlesphysiciensdesparticules(audébut des collisions) est de 1034 cm‐2 s‐1, ce qui aengendré les paramètres suivants: 2808 paquets de

protons (p+) d’une longueur d’environ 30 cm, séparéspar environ 7,5m, comprenant chacun 1,15 1011 p+ /paquetavecdesdimensionsdepaquetshorizontalesetverticales d’environ 17 µm (au point d’interaction),c’est‐à‐direbienpluspetitequ’uncheveuhumain,dontlatailleestd’environ50‐100µm.Pourpouvoirvaliderla découverte d’une nouvelle particule il faut pouvoiratteindre la limitede«5 sigmas» (dans le jargondesphysiciens),quicorrespondàundegrédeconfiancede99,99994%.

En physique des particules, l’unité d’énergie

couramment utilisée est l’électron‐Volt (eV), c’est‐à‐dire l’énergie acquise par un e‐ accéléré par unedifférence de potentiel de 1 Volt et qui corresponddonc à 1,6 10‐19 J (le Joule étant l’unité du systèmeinternational).Dans leLHC, l’énergiedechaquep+estde7TeV(c’est‐à‐dire71012eV)etl’énergiedisponibledans le centredemassedesdeuxp+qui collisionnent(et qui est donc disponible pour créer de nouvellesparticules)estde14TeV.Cetteénergieest infinimentplusfaiblequelesénergiesdontondiscutedanslaviede tous les jours.Eneffet,1TeVestenviron l’énergied’unmoustiqueenpleinvolmaiscequirendleLHCsiextraordinaire est qu’il confine cette énergie dans unespace environ unmillion de fois plus petit que celuid’unmoustique.Lesecondrôledel’énergie(lepremierétant de produire de nouvelles particules) estd’explorer la structure interne de la matière et plusl’énergieestélevéeplusonpeutétudierdesélémentsde petites tailles. Avec son énergie de 14 TeV, le LHCest un super‐microscope qui permet d’analyser lastructuredelamatièreàenviron10‐19m.

LeLHCest lecollisionneuràplushauteénergie

jamais atteinte mais il y a eu aussi d’autrescollisionneurs dans le passé et d’autres collisionneurssont encore en fonctionnement. Pour ne donner quequelquesexemples,leprécédentcollisionneurduCERN(leLEP)dont le tunnelestactuellementutilisépour leLHC, faisait des collisions d’électrons (e‐) et anti‐électrons(e+)àuneénergieparparticulede104,5GeV,quiest laplushauteénergie jamaisatteintepourunemachineàleptons(ilaferméen2000).LeTevatronauxUSA (Fermilab), qui s’est arrêté en 2011, a permis ladécouverte du quark Top. KEKB au Japon (KEK), quis’estarrêtéen2010,détientlerecorddeluminositélaplushautejamaisatteintedansuncollisionneuravec~2,11034cm‐2s‐1.PEP‐IIauxUSA(SLAC),quis’estarrêtéen 2008, détient le record de courant stocké dansl’accélérateur (c’est‐à‐dire le nombre de charges /seconde)avec~3,2A.Enfin,leSLCauxUSA(SLAC),quis’est arrêté en 1998, a été le premier et uniquecollisionneur linéaire d’ e‐ ‐ e+ . Les collisionneursactuellementenfonctionnementsontRHIC(prochedeNew‐York), DAFNE (proche de Rome), BEPC‐II (enChine),VEPP‐200etVEPP‐4M(enRussie).

LesgrandesdatesduLHC

À ce jour, les dates clefs du LHC sont lessuivantes:

1983 (c’est‐à‐dire quelques années avant ledémarrageduLEP):premièresidéesetestimations;

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1994 (déc): le projet LHC est approuvé par leconseilduCERN;

1995(oct):lerapportdeconceptionduLHCestpublié;

1996 (déc): le conseil du CERN passe unerésolution qui approuve la construction du LHC à14TeV en une seule étape (initialement, descontraintes budgétaires imposaient de construire leLHCendeuxétapes). Le LHCest lapremièremachineconstruiteauCERNavecunecontributionenmatérielsubstantielled’étatsnon‐membres,commeleCanada,l’Inde,leJapon,laRussieetlesUSA;

2007:leLHCestterminé;2008: le démarrage avec l’inauguration le

10/09/2008;30/03/2010: le LHC faisait ses premières

collisionsà7TeVdanslecentredemasse(c’est‐à‐dire3.5+3.5TeV).

Enfin, le 04/07/2012: la découverte d’unenouvelle particule élémentaire, similaire au boson deHiggs, est annoncée officiellement. Cela aura été letravail de nombreuses personnes pendant denombreuses années. Pour ne citer que quelquespersonnes,LynEvansaété lechefduprojetLHC,RolfHeuer est l’actuel directeur général duCERNet SteveMyersest l’actueldirecteurdesaccélérateurs.LecoûtduLHCpourlamachineseuleestd’environ5milliardsdefrancssuisses(~4milliardsd’euros).

LefonctionnementduLHC

S’il on regarde maintenant plus en détailcommentfonctionneleLHC,toutcommenceavecunebouteille à hydrogène d’où des atomes d’hydrogènegazeux(l’atomed’hydrogèneestleplussimpleavecunnoyaucomposéd’unseulp+)sontpompéspuisionisésà l’aide d’un champélectrique (en attirant les e‐ d’uncôtéet lesp+del’autre).Ensuite, lesp+sontguidésetfocalisésdansuntuyauautourd’unetrajectoireidéaleà l’aide de champsmagnétiques et ils sont regroupésenpaquetsetaccélérésàl’aidedechampsélectriquesjusqu'à ce qu’ils entrent en collision aux pointsd’interaction (il y ena4dans le LHC). Le LHCest à lafoisunaccélérateurdeparticulesetuncollisionneuretil est appelé un synchrotron car durant l’accélérationdes particules la trajectoire reste lamême (ce qui estdifférent par exemple d’un cyclotron, où pendantl’accélération la trajectoire des particules change endécrivant une spirale). Pour pouvoir manipuler lesparticules,commementionnéplushaut,ilfautdansunpremiertempscréerun«videsuffisant»dansletuyauoùlesparticulessontcenséessedéplacer.Lapressionatmosphérique (~ 1000 hPa ~ 1 bar ~ 760 Torr)correspondà~31019moléculesparcm3etlapressiondésirée dans le LHC est 10‐13 fois plus petite, ce quicorrespond à un ultravide (avec néanmoins toujoursenviron 3millions demolécules par cm3…). En fait leLHCdisposede3systèmesdevide(lepremierpourlevide du faisceau, comme vu précédemment, et deuxautresvidesd’isolationpour lesaimantset la lignededistributiond’héliumdontnousparleronsplusloin).Leplus grand volume à pomper dans le LHC est pour levide d’isolation des aimants qui correspond à~9000m3, ce qui revient à pomper la nef centrale

d’une cathédrale. Il faut noter que la forme et lematériau utilisé pour le tuyau de la chambre à videsont tous les deux importants pour la performanceultimedelamachine.

L’astuce des accélérateurs pour manipuler des

particules chargées repose sur le fait que lameilleurefaçonde garderquelque chose sous contrôle (c’est‐à‐direstable)estdelefaireosciller(commeparexemplelesplanètesautourdusoleil).Etc’estbiencequel’onfait dans les trois plans (horizontal, vertical etlongitudinal) d’un accélérateur de particules où lesmouvements des particules sont proches de ceuxd’oscillateurs harmoniques dont le meilleur exempleestceluidupendule(àpetitesoscillations).Desdipôlesmagnétiques (créant un champ magnétique vertical)sontdisposés le longde la trajectoire (circulaire)pourguider les particules et ces dipôles (voir Fig. 2) ontreprésentéledéfitechnologiqueleplusimportantpourla construction du LHC car le nombre très élevé desparticules requis pour obtenir une haute luminosité aexclu la possibilité d’utiliser des anti‐protons (p‐)comme cela a été fait par exemple au Tevatron deFermilab (où des collisions p+‐p‐ ont été réalisées), cequiaexclulapossibilitéd’utiliseruneseulechambreàvide et une seul système d’aimants pour les deuxfaisceaux circulant en sens contraire. Il fallait doncutiliserdeux faisceauxdep+etcomme iln’yavaitpasassezdeplacedansletunnel(quiaétéconstruitpourle collisionneurprécédent, le LEP) pourdeux anneauxséparés,ceciaconduitàutiliserpourlapremièrefoislatechnologiesupraconductricepourdesaimants«deuxen un» (c’est‐à‐dire avec les deux tuyaux dans lemêmeaimant).Eneffet,enplusduconcept«deuxenun», la technologie supraconductrice a été renduenécessaire par la haute énergie requise pour lesfaisceaux,nécessitantunchampmagnétiquede8,33T(c’est‐à‐dire ~200000 fois le champ magnétiqueterrestre), et au‐delàd’environ1,5–2T,desbobinessupraconductrices sont nécessaires pour pouvoirgénérer de tels champs. En tout, 1232 dipôles sontinstallés dans le LHC, occupant ~70% de lacirconférence. Chaque dipôle coûte ~0,5 million defrancssuisses(400000€),pèse~37tonnesetmesure~15mpouruncourantcirculantd’environ12000A.

Lasupraconductivité

Lasupraconductivitéestunétatquelamajoritédes éléments chimiques atteint au‐dessous d’unetempératurecritiqueetquisecaractériseenparticulierpar l’absence de résistance au passage d’un courantélectrique et donc l’absence de dissipation d’énergiepareffet Joule.LesdipôlesduLHCutilisentdescâblesenNiobium‐Titane(Nb‐Ti)quidevientsupraconducteurendessousde10°K(c’est‐à‐dire‐263°C)sachantquelezéro absolu est 0°K et que 0°Celsius correspond à273°Kelvin. Les câbles sont fabriqués à partir defilaments en Nb‐Ti d’une épaisseur de 6 µm (c’est‐à‐direenvirondixfoispluspetitequ’uncheveuhumain).Environ 7600 km de câbles ont été nécessaires, soit1200 tonnes, et la longueur totale des filaments estastronomique car elle représente environ 5 allers‐retoursentrelaterreetlesoleil.

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Figure2:UndipôleduLHC(àgauche)quiareprésenté

ledéfitechnologiqueleplusimportantpourlaconstructionduLHCetuneinterconnexionentredeux

dipôles(àdroite).

Qui dit supraconductivité dit systèmecryogéniquecarilfautmaintenirunetempératuretrèsbassedans lesaimantsduLHC.En fait, ilaétédécidédedescendrejusqu'à1,9°K(qui,soitditenpassant,estplus froid que l’espace intergalactique dont latempératureestd’environ2,7°K)enraisondes«superpropriétés» de l’hélium. En effet, à pressionatmosphérique,l’héliumgazeuxseliquéfieà~4,2°Kets’il est refroidi encore plus il subit un deuxièmechangement de phase à ~2,17°K où il devientsuperfluide, c’est‐à‐dire qu’il se comporte comme unfluide sans viscosité (une grande viscosité correspondpar exemple au miel). L’hélium superfluide a, entreautre, une très grande conductivité thermique, ce quien fait un refroidissant de choix pour les grandssystèmessupraconducteurs.Ilestintéressantdenoterque le LHC est le plus grand système cryogénique aumonde et un des endroits les plus froids. Au total,~120tonnesd’héliumsontnécessaires,etleprocessusde refroidissement complet prend plusieurs semaineset comporte trois phases: la première se déroule endeux temps, un premier refroidissement étant réaliséjusqu'à80°Kgrâceà~10000tonnesd’azoteliquide,etun second jusqu'à 4,5°K grâces à des turbines derefroidissement;ladeuxièmephaseconsisteàremplirlamasse froide des aimants avec de l’hélium liquide;etladernièreettroisièmephaseestlerefroidissementfinaljusqu'à1,9°K.Ilestaussiintéressantdenoterqueles lois de la thermodynamique nous disent que lachaleurdilateet le froidcontracte,cequiappliquéau27kmduLHCcorrespondàunedilatation/contractiond’environ80m…Heureusement,dessouffletsontétéinstalléspourabsorbercesvariations.

LessystèmesimportantsduLHC

Comme nous l’avons vu précédemment, lesdipôles guident les particules le long de la trajectoirecirculaire. Pour les focaliser autour de cette orbite,d’autresélémentsmagnétiques,desquadripôles(c’est‐à‐direavecquatrepôlesmagnétiques),sontutilisés.Ilyena392.Enfinpourconfinerlesparticulesenpaquetset les accélérer, 8 cavités accélératrices Radio‐Fréquences (RF signifie que la fréquence d’oscillationest comprise entre 9 kHz et 3000 GHz) sont utilisées(parfaisceau),chacunedélivrant2MV(avecunchampaccélérateurde5MV/m)àunefréquencede400MHz.Il est intéressant de noter que seulement environ 2nano‐grammes d’hydrogène sont accélérés chaquejour de fonctionnement et que par conséquent ilfaudraitenvironunmilliond’annéespouraccélérerun

gramme d’hydrogène. De plus, aucune particule nepeutallerplusvitequelavitessedelalumièredanslevide(d’environ300000km/s)maisiln’yapasdelimitesur l’énergiequ’uneparticulepeutatteindreetenfaitle LHC ne devrait pas être appelé un accélérateur departicules mais un massificateur de particules car lavitessedesparticulesyestquasimentconstante,seulela masse des particules est multipliée par ~16 entrel’injectionetl’énergiedecollision.

L’instrumentation constitue les yeux de

l’accélérateur et une bonne instrumentation estnécessaire pourmesurer le nombre de particules parpaquet (ainsi que son évolution dans le temps), lalongueur et le profil des paquets de particules, lestaillesetprofilestransversaux,lesendroitsdepertedeparticules(cequiestimportantaussipourlaprotectiondelamachine),etc.

Un autre système important est le système de

collimation, chargé de protéger la machine avec uneénergiestockéedanslesfaisceauxd’environ360MJ,cequi est environ aussi énergétique qu’un train de 400tonnes comme le TGV lancé à 150 km/h. Une infimepartiedel’énergiestockéesuffitàfaireperdresonétatsupraconducteuràunaimantoumêmeàdétruiredesparties de l’accélérateur: l’énergie dans les deuxfaisceaux est suffisante pour faire fondre environ unetonne de cuivre. Pour cette raison, de nombreuxcollimateurscomposésdedeuxmâchoiresencarbonesont positionnés très proches du faisceau, à unedistanced’environ2mmpourlesplusproches.

Enfin, il fautpouvoir injecter les faisceauxdans

le LHC (avec d’autres types de dipôles) et les extrairerapidement (sans perte) en cas de problème ou si laqualité des faisceaux n’est plus satisfaisante. Lesfaisceaux extraits sont envoyés sur un absorbeurexterne,quidoitêtrecapablederésisteràl’impact.

PourquoileLHCest‐ilsousterre?

Le LHC se situe sous terre car il réutilise letunnel construit pour le LEP et un tunnel souterrainétaitlameilleuresolutionpourdeuxraisons:c’estpluséconomiqued’excaveruntunnelplutôtqued’acquérirle terrain en surface et cela réduit l’impact sur lepaysage; la croûte terrestre fournit un bon blindagecontre les radiations. La profondeur moyenne estd’environ 100 m, avec une légère pente d’environ1.4%:laprofondeurvarieentre175m(sousleJura)et50m (en direction du lac Léman). Des considérationsgéologiques imposaient d’avoir une profondeur d’aumoins5msouslacouchedemolasse.Ilestintéressantdenoterque lorsque le tunnel a été excavé, les deuxboutsétaientalignésà1cmprès.

En passant des e‐ aux p+, la radioactivité a

évolué au CERN. Les pertes de particules dans lesaccélérateurs de particules induisent destransmutationsnucléairesetlesdifférentsélémentsdelamachine(chambreàvide,aimants,etc.)deviennentradioactifs, ce qui engendre des rayonnements

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électromagnétiques même lorsque l’accélérateur estarrêté.

La consommation électrique du LHC est de

l’ordre de 120 MW (celle du CERN en entier estd’environ 230 MW) et elle correspond à laconsommationélectriquedesménagesdans lecantonde Genève. Le CERN est fourni en électricité par leréseaufrançaisEDF(400kV)etuniquementencasdeproblème des compagnies suisses prennent le relai.Une large fraction de la consommation électrique duLHCestutiliséepourmaintenirlesbassestempératuresnécessaires au bon fonctionnement des aimantssupraconducteurs.

Enfin, la performance du LHC est limitée par

plusieurs effets: le champ magnétique dipolairemaximum, l’énergie stockée dans les faisceauxcirculants, l’ouverture mécanique, etc., ainsi que parleseffetscollectifs, c’est‐à‐dire l’interactionentre: lesp+ eux‐mêmes, les p+ et leur environnement (lachambreàvide,etc.), lesdeuxfaisceauxdep+ensensinversesecroisantauxpointsd’interactionetlesp+etunnuaged’e‐quipeutêtrecréédanslachambreàvidesouscertainesconditions.

L’avenir

En conclusion, le LHC a déjà permis ladécouverted’unenouvelleparticule(quiressembleaubosondeHiggs),cequiestunmagnifiquedépart.Maiscen’estqueledébutetlaluminositénominalen’apasencore été atteinte, uniquement ~77% ont étéatteintsen2012.Deplus,exactementneufjoursaprèsle démarrage du LHC, lors de tests de puissance le19/09/2008, une faute électrique dans uneinterconnexionsupraconductriceentreundipôleetunquadripôle a libéré accidentellement 600 MJ stockésdans un secteur du LHC, ce qui a engendré desdommagesmécaniques. Cet incident a retardé le LHCd’environ un an, et c’est aussi la raison pour laquelleles premières collisions ont eu lieu à 7 TeV dans lecentredemasse(3.5+3.5)etqu’en2012l’énergien’aété augmentée que jusqu'à 8 TeV (4 + 4). Le LHC estmaintenant en arrêt (pendant 2013‐2014) pour enparticulier implémenter desmesures de sécurité pourpouvoiraugmenterl’énergiejusqu'à13‐14TeV,enplusdesautrestâchesdemaintenance.Ilyaenviron10000connexions supraconductrices entre les aimants duLHC.Lebutestd’ajouterunepièce–un«shunt»–auxconnexions supraconductrices. Ce «shunt» est uneconnexion à basse résistance qui forme un cheminalternatifpouruneportionducourantdanslecasoùlaconnexion supraconductrice perdrait son étatsupraconducteur. Un total de 27000 «shunts» doitêtre installé.Encequiconcerne lefutur, lebutestderedémarreren2015pour3ansà13‐14TeVavecuneluminosité supérieure à la luminosité nominale (~1‐21034cm‐2s‐1).Pourlemoyenterme,unprogrammeaétémisenplacepourles20prochainesannées.Enfin,pourlelongterme,depuisladécouverted’unbosonàuneénergierelativement faible (~125GeV/c2), ilyabeaucoupdediscussionssurunnouveautunnelde80ou 100 km qui pourrait servir de collisionneur de

leptonsavecuneénergiedecollisionjusqu'à350GeV,puis de collisionneur de p+ avec une énergie decollision d’environ 100 TeV! Les idées ne manquentpas…

Références

[1] P.W. Higgs, Broken symmetries and the masses ofgauge bosons, Physical Review Letters, Vol. 13, n. 16, 19October1964.

[2] F. Englert and R. Brout, Broken symmetry and themass of gauge vectormesons, Physical Review Letters, Vol.13,n.9,31August1964.

[3]CERN:http://home.web.cern.ch/about.