Nous rééditons ici un article de BBC News dont le moins que l’on puisse dire est qu’il est visionnaire. A une époque où la préparation d’une troisième guerre mondiale est présentée comme inéluctable; il est urgent de rappeler que la construction d’un nouvel accélérateur de particules beaucoup plus puissant que l’actuel Large Hadron Collider permettrait sans doute de répondre à des questions fondamentales sur l’univers jusque ici restées sans réponse

Un gigantesque brise-atomes pour trouver les 95 % manquants de l’Univers

Article information

• Author,Par Pallab Ghosh et Kate Stephens
• Role,BBC News, Cern, près de Genève
• 6 février 2024

Les chercheurs du plus grand accélérateur de particules du monde, en Suisse, ont soumis des propositions pour un nouveau supercollisionneur, beaucoup plus grand.

L’objectif est de découvrir de nouvelles particules qui révolutionneraient la physique et permettraient de mieux comprendre le fonctionnement de l’Univers.

S’il est approuvé, il sera trois fois plus grand que la machine géante actuelle.

Mais son coût de 17 milliards de livres sterling a fait sourciller certains, un critique qualifiant les dépenses d' »inconsidérées ».

Cet argent – qui ne représente que le coût initial de la construction – proviendrait des pays membres de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (Cern), dont le Royaume-Uni, et certains experts s’interrogent sur le bien-fondé économique d’une telle démarche.

La plus grande réussite du Grand collisionneur de hadrons (LHC) a été la détection d’une nouvelle particule, le boson de Higgs, en 2012. Mais depuis lors, son ambition de traquer deux saints graals de la physique – la matière noire et l’énergie noire – s’est révélée insaisissable et certains chercheurs pensent qu’il existe des solutions moins coûteuses.

La nouvelle machine s’appelle le Future Circular Collider (FCC). Le directeur général du Cern, le professeur Fabiola Gianotti, a déclaré à BBC News que, si le projet est approuvé, il s’agira d’une « belle machine ».

« C’est un outil qui permettra à l’humanité de faire d’énormes progrès pour répondre aux questions de physique fondamentale concernant notre connaissance de l’univers. Et pour ce faire, nous avons besoin d’un instrument plus puissant pour répondre à ces questions », a-t-elle déclaré.

Le LHC est un tunnel souterrain circulaire de 27 km de circonférence. Il accélère l’intérieur des atomes (hadrons) dans le sens des aiguilles d’une montre et dans le sens inverse à des vitesses proches de celle de la lumière et, à certains moments, les fait entrer en collision plus violemment que n’importe quel autre broyeur d’atomes au monde.

Les particules subatomiques plus petites qui résultent des collisions aident les scientifiques à comprendre de quoi sont faits les atomes et comment ils interagissent les uns avec les autres.

S’appuyer sur une découverte révolutionnaire

La détection du boson de Higgs par le supercollisionneur, il y a plus de dix ans, a été une véritable révolution.

L’existence d’un élément constitutif qui donne leur forme à toutes les autres particules de l’Univers a été prédite en 1964 par le physicien britannique Peter Higgs, mais n’a été découverte au LHC qu’en 2012. Il s’agit de la dernière pièce du puzzle de la théorie actuelle de la physique subatomique, appelée modèle standard.

Il est proposé de construire le grand FCC en deux étapes. La première commencera à fonctionner au milieu des années 2040 et fera entrer en collision des électrons. On espère que l’augmentation de l’énergie produira un grand nombre de particules de Higgs que les scientifiques pourront étudier en détail.

La deuxième phase débutera dans les années 2070 et nécessitera des aimants plus puissants, si avancés qu’ils n’ont pas encore été inventés. Au lieu d’électrons, des protons plus lourds seront utilisés pour la recherche de nouvelles particules.

Le FCC aura une circonférence près de trois fois supérieure à celle du LHC, soit 91 km, et sera deux fois plus profond. Il doit être plus profond pour éviter que les radiations plus fortes créées par les énergies plus élevées n’atteignent la surface.

Alors pourquoi ont-ils besoin d’un collisionneur de hadrons encore plus grand ?

Parce que le LHC, dont la construction a coûté 3,75 milliards de livres sterling et qui a commencé à fonctionner en 2008, n’a pas encore réussi à trouver les particules qui permettraient d’expliquer 95 % du cosmos.

Les scientifiques sont toujours à la recherche de deux grandes inconnues : une force appelée énergie noire, qui agit comme le contraire de la gravité et éloigne les objets de l’Univers tels que les galaxies NDLR responsable de l’expansion de l’univers L’autre est la matière noire, qui ne peut être détectée mais dont la présence est ressentie par la gravité.

Il nous manque quelque chose d’important », nous dit le professeur Gianotti.

Selon elle, la FCC est nécessaire car la découverte de ces particules sombres permettrait d’élaborer une nouvelle théorie plus complète sur le fonctionnement de l’Univers.

Il y a plus de 20 ans, de nombreux chercheurs du Cern avaient prédit que le LHC trouverait ces mystérieuses particules. Cela n’a pas été le cas.

Les critiques, comme le Dr Sabine Hossenfelder de l’Institut d’études avancées de Francfort, affirment qu’il n’y a aucune garantie de succès pour le nouveau collisionneur.

La physique des particules est un domaine de recherche qui est vaste et bien financé pour des raisons historiques, puisqu’il s’est développé à partir de la physique nucléaire.

Un ancien conseiller scientifique en chef du gouvernement britannique, le professeur Sir David King, a déclaré à BBC News qu’il pensait que dépenser 17 milliards de livres sterling pour le projet serait « imprudent ».

Alors que le monde est confronté à des menaces liées à l’urgence climatique, ne serait-il pas plus sage de canaliser ces fonds de recherche vers des efforts visant à créer un avenir gérable ?

Les physiciens des particules eux-mêmes se demandent si un collisionneur circulaire géant est la meilleure option.

Le professeur Aidan Robson, de l’université de Glasgow, a déclaré à la BBC qu’un collisionneur construit en ligne droite serait moins cher.

« Il y a trois avantages principaux. Tout d’abord, une machine linéaire pourrait être construite étape par étape. Deuxièmement, le profil des coûts serait assez différent – la phase initiale coûterait donc moins cher – et troisièmement, le tunnel est plus court, ce qui permettrait d’aller plus vite », a-t-il déclaré.

Mais le FCC est l’option préférée du Cern, qui est en train d’évaluer les réactions à sa proposition de la part de ses 70 pays membres, qui devront payer pour la nouvelle machine.