Mise en route du LHC en novembre 2009

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Après plus d'un an d'interruption, le grand collisionneur de hadrons (Large Hadron Collider - LHC) du CERN devrait fonctionner de nouveau en novembre 2009 à une énergie de 3,5 TeV par faisceau. Cette nouvelle vient après l'achèvement la semaine dernière de tous les essais sur les connexions électriques haute intensité de la machine, qui ont montré qu'aucune autre réparation n'était nécessaire pour une exploitation en toute sécurité.

On se souvient du démarrage réussi et très suivi du plus grand accélérateur de particules jamais construit par l'homme, c'était il y a près d'un an. Cependant, quelques jours après, une connexion électrique défectueuse entre deux aimants de l’accélérateur a entraîné des détériorations mécaniques et une importante fuite d’hélium des masses froides des aimants dans le tunnel.

À la suite de cet incident survenu le 19 septembre 2008, l'exploitation du LHC a été interrompue et une campagne d’essais a été lancée sur les 10 000 connexions électriques supraconductrices semblables à celle qui a été à l’origine de l’incident.
Selon le CERN, ces connexions sont composées de deux éléments : le supraconducteur en lui-même, et un stabilisateur en cuivre qui transporte le courant dans le cas où le supraconducteur s’échauffe et devient résistif (c’est ce qu’on appelle une transition). Dans leur état supraconducteur normal, les connexions présentent une résistance électrique négligeable. Toutefois, dans un petit nombre de cas, des résistances anormalement élevées ont été relevées dans le supraconducteur. Ces connexions ont été réparées. Il reste que, dans un certain nombre de cas, la résistance observée dans les connexions des stabilisateurs en cuivre est plus élevée que ce qu’elle devrait être pour une exploitation à pleine énergie.

Tous les essais sur les connexions électriques haute intensité de la machine sont maintenant terminés et montrent qu’aucune autre réparation n’est nécessaire pour une exploitation en toute sécurité. C'est pourquoi, le LHC devrait redémarrer en novembre de cette année.

Il fonctionnera initialement à une énergie de 3,5 TeV par faisceau. « Nous avons choisi de commencer à 3,5 TeV, a déclaré le Directeur général, Rolf Heuer, parce que cela permet aux opérateurs du LHC d’acquérir l’expérience du fonctionnement de la machine en toute sécurité tout en ouvrant une nouvelle région de découvertes pour les expériences. » « On comprend beaucoup mieux le LHC à présent qu’il y a un an, a déclaré Rolf Heuer. Nous attendons avec confiance et avec impatience une exploitation fructueuse qui se poursuivra tout l’hiver et une grande partie de l’année prochaine. »

La procédure adoptée pour le démarrage en 2009 consistera à injecter et fixer les faisceaux dans chaque sens, à acquérir des données de collision à l'énergie d'injection, le temps de quelques équipes de travail, puis à lancer la montée en énergie. Les premières données à haute énergie devraient être recueillies quelques semaines après l'injection du premier faisceau de 2009. Le LHC fonctionnera à 3,5 TeV par faisceau jusqu’à ce qu’un échantillon de données suffisamment conséquent ait été recueilli, et jusqu’à ce que l’équipe chargée des opérations ait acquis de l’expérience dans l’exploitation de la machine. Par la suite, et grâce à l’expérience acquise, on opérera une montée en énergie en direction des 5 TeV par faisceau. Fin 2010, le LHC fonctionnera avec des ions plomb pour la première fois. Après cela, le LHC sera arrêté et le travail en vue de la montée en énergie vers 7 TeV commencera.

Qu'est-ce que le grand collisionneur de hadrons (LHC) ?

Le LHC est le plus grand accélérateur de particules jamais construit par l'homme et même la machine la plus colossale que l'être humain ait jamais réalisée ! Installé dans un tunnel circulaire de 27 kilomètres situé sous la frontière franco-suisse, à 100 m sous terre, le LHC est composé d'un tube d'environ un mètre de diamètre et 27 kilomètres de long, en forme d'anneau. À l'intérieur se trouvent deux tubes à vide où circulent en sens inverse les paquets de protons, entourés de quelque 10 000 aimants supraconducteurs. Ces derniers sont capables de générer un puissant champ magnétique, près de 175 000 fois plus intense que celui de la Terre (8,3 teslas), qui permet de guider les protons sur leur trajectoire.

Des milliers de milliards de particules subatomiques de la famille des « hadrons » (des protons ou des ions lourds de plomb) vont être précipités les uns contre les autres à des vitesses proches de celle de la lumière, avec une énergie totale de 14 000 milliards d'électronvolts (14 TeV) (2). Ces collisions généreront ponctuellement des températures cent mille fois supérieures à celle du cœur du Soleil. Et pour que les particules puissent atteindre ces énergies faramineuses, il faut que règnent dans les entrailles de la machine un froid et un vide extrêmes : une température de – 271,3 °C (1,9 kelvin) et une pression de un dix-millième de milliardième d'atmosphère...

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