12 mai 2016
Début de la saison 2016 de physique au LHC

Le LHC et ses expériences sont de retour pour collecter les données de physique de l’année 2016. Le LHC devrait délivrer aux expériences six fois plus de données qu’en 2015, leur permettant d’effectuer des mesures plus fines du boson de Higgs et d’autres particules et phénomènes connus, et explorer une nouvelle physique avec un plus grand potentiel de découverte. Les équipes du CNRS et du CEA attendaient avec impatience ces premières collisions, signe du lancement du programme scientifique de l’année.

Le 25 mars, le collisionneur le plus puissant du monde a été remis en service après sa pause hivernale annuelle et accélérateurs et expériences ont fait l’objet de réglages au moyen de faisceaux de faible intensité et de collisions de protons pilotes. Le LHC et les expériences sont maintenant prêts à recueillir une grande quantité de données, avec un objectif ambitieux : livrer environ six fois plus de données en 2016 qu’en 2015. Les quatre plus grandes collaborations d’expériences du LHC – Atlas, CMS, Alice et LHCb – commencent à présent à recueillir et analyser les données de la saison 2016. L’exploitation pour la physique avec protons durera six mois. La machine sera ensuite configurée pour une campagne de collisions proton-ion plomb de quatre semaines.

Une intensité inégalée

Pour la deuxième année consécutive, le LHC fonctionnera à une énergie de collision de 13 TeV. Lors de la première phase de la deuxième période d’exploitation du LHC, en 2015, les opérateurs avaient configuré l’accélérateur à cette nouvelle énergie en augmentant progressivement l’intensité des faisceaux.

Les faisceaux sont constitués de « trains » de paquets, contenant chacun environ 100 milliards de protons, se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière le long de l’anneau de 27 kilomètres du LHC. Ces trains de paquets circulent dans des directions opposées et se croisent au centre des expériences. L’année dernière, les opérateurs ont porté le nombre de paquets de protons à 2 244 par faisceau, espacés de 25 nanosecondes. Les collaborations Atlas et CMS ont ainsi pu analyser les données produites par environ 400 millions de millions de collisions proton-proton. En 2016, le nombre de particules circulant dans la machine sera augmenté, de même que la compression des faisceaux aux points de collision. Le LHC produira jusqu’à 1 milliard de collisions par seconde dans les expériences.

Le programme scientifique

En 2015, la montée en énergie du CERN a ouvert une nouvelle fenêtre sur un paysage inconnu jusqu’ici. La quantité de données enregistrées en 2016 permettra d’explorer plus en détail cette nouvelle frontière en énergie.

Le boson de Higgs était la dernière pièce manquante du puzzle que constitue le Modèle standard – la théorie qui nous donne la meilleure description des particules fondamentales connues et des forces qui les régissent. En 2016, les collaborations Atlas et CMS, qui ont annoncé en 2012 la découverte du boson de Higgs, étudieront ce boson de façon approfondie.

Mais le Modèle standard laisse encore plusieurs questions sans réponse. En particulier, il n’explique pas pourquoi la nature préfère la matière à l’antimatière et ne dit pas ce dont est faite la matière noire, alors que celle-ci représente potentiellement un quart de notre Univers.

Les quantités énormes de données qui seront produites lors de la saison 2016 du LHC permettront aux scientifiques d’étudier ces questions et beaucoup d’autres, de sonder plus avant le Modèle standard et de trouver éventuellement des indices d’une nouvelle physique au-delà de celui-ci.

La carte de France du LHC

Les laboratoires français impliqués dans le LHC sont :
-  le Centre de physique des particules de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université)
-  l’Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (CNRS/Université de Strasbourg)
-  l’Institut de physique nucléaire de Lyon (CNRS/Université de Lyon)
-  l’Institut de physique nucléaire d’Orsay (CNRS/Université Paris-Sud)
-  le Laboratoire de l’accélérateur linéaire à Orsay (CNRS/Université Paris-Sud)
-  le Laboratoire d’Annecy le Vieux de physique des particules à Annecy (CNRS/Université de Savoie)
-  le Laboratoire Leprince-Ringuet à Palaiseau (CNRS/Ecole Polytechnique)
-  le Laboratoire de physique corpusculaire de Clermont-Ferrand (CNRS/Université Blaise Pascal – Clermont-Ferrand)
-  le Laboratoire de physique nucléaire et de hautes énergies à Paris (CNRS/UPMC/Université Paris Diderot)
-  le Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie à Grenoble (CNRS/Université Joseph Fourier)
-  le Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées à Nantes (CNRS/Université de Nantes/Ecole des Mines de Nantes)
-  le Centre de calcul de l’Institut national de physique nucléaire et de physique des particules du CNRS
-  l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (CEA-Irfu)

Voir également sur ce site : la carte de France du LHC.

Vidéos, documents, images

Vous trouverez sur http://www.lhc-france.fr/l-accelerateur/les-grandes-etapes/lhc-saison-2 des vidéos et documents expliquant les enjeux de cette deuxième période d’exploitation pour le LHC.

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