21 décembre 2015
Le projet LHC haute luminosité entre dans la phase de développement

Plus de 230 scientifiques et ingénieurs du monde entier se sont récemment réunis au Cern pour faire le point sur le projet LHC haute luminosité (ou "HiLumi LHC") – une amélioration majeure du LHC qui augmentera, à partir de 2025, le potentiel de découvertes de l’accélérateur. Les équipes françaises participent à ce projet via l’adaptation à la haute luminosité des deux expériences génériques, Atlas et CMS, menées auprès du LHC.

Pour un accélérateur de particules, la luminosité est un indicateur de performance crucial. Une plus grande luminosité permet d’augmenter le nombre de collisions réalisées en un temps donné. Les découvertes en physique des particules étant fondées sur des statistiques, plus le nombre de collisions est élevé, plus les physiciens ont de chances d’observer une particule ou un processus qui ne l’a encore jamais été. Après quatre ans d’études de conception, le projet HiLumi LHC entre à présent dans sa seconde phase, qui portera sur le développement de prototypes industriels pour différentes parties de l’accélérateur.

Structure pour un nouvel aimant de focalisation du LHC haute luminosité. © Cern

Structure pour un nouvel aimant de focalisation du LHC haute luminosité

Le LHC haute luminosité va accroître d’un facteur dix la luminosité, produisant dix fois plus de collisions que ne le ferait le LHC dans le même laps de temps. Il fournira par conséquent des mesures plus précises sur les particules fondamentales et permettra aux physiciens d’observer des processus rares, inaccessibles avec le niveau de sensibilité actuel. L’augmentation de la luminosité permettra aux physiciens d’étudier plus en détail les nouveaux phénomènes découverts par le LHC, notamment le boson de Higgs. Le LHC haute luminosité produira chaque année 15 millions de bosons de Higgs, contre un total de 1,2 million par le LHC entre 2011 et 2012.

L’amélioration du LHC sera un processus exigeant, qui s’appuiera sur plusieurs technologies de pointe actuellement en cours de développement. Au total, 1,2 km du LHC sera équipé de ces nouvelles technologies. Toutes ces technologies ont été étudiées depuis 2011 dans le cadre de l’étude de conception HiLumi, financée en partie par le septième programme-cadre de la Commission européenne. L’étude HiLumi LHC a réuni de nombreux laboratoires des États membres du Cern, mais également de Russie, du Japon et des États-Unis.

« Le LHC haute luminosité sera le premier accélérateur à utiliser ces technologies d’avant-garde, notamment les aimants à champ élevé en niobium-étain – une première », explique Frédérick Bordry, directeur des accélérateurs et de la technologie du Cern. Les expériences – Atlas et CMS – se préparent déjà à adapter leurs équipements à la haute luminosité. La France joue un rôle important dans ce processus, par exemple via la conception d’un calorimètre à haute granularité qui sera installé dans le détecteur de CMS (projet HGCAL).

pour en savoir +

Pour en savoir plus

• Le communiqué de presse du Cern : press.web.cern.ch/fr/press-releases/2015/10/lamelioration-haute-luminosite-du-lhc-entre-dans-une-nouvelle-phase
• Les pages sur le projet LHC haute luminosité et ses technologies
LHC : forte contribution des français dans l’amélioration du détecteur CMS

Contacts chercheurs :

Yves Sirois, chercheur CNRS au Laboratoire Leprince-Ringuet (CNRS/École polytechnique), responsable scientifique CMS.
Isabelle Wingerter-Seez, responsable scientifique du groupe Atlas, Laboratoire d’Annecy le Vieux de Physique des Particules (LAPP).

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