Le nombre de nucléonproton ou neutrons étant beaucoup plus important, les collisions de noyaux de plomb qui se produiront au centre d’Alice atteindront des énergies colossales : en effet, puisque le LHC est réglé pour porter l’énergie d’un proton à 7 TeV, l’ion de plomb qui comporte 82 protons, atteindra une impulsion de 82 × 7 TeV par faisceauGroupe de particules circulant à grande vitesse. Cette énergie de 574 TeV sera partagée entre les 208 nucléonproton ou neutrons du plomb, ce qui donne 2,76 TeV/nucléonproton ou neutron. Ainsi, au moment de la collision entre deux ions de plomb, une énergie totale de 1148 TeV sera mise en jeu ! Les chercheurs pensent qu’à ces énergies le plasma de quarkConstituants ultimes des noyaux atomiquess et de gluonle gluon transmet l'interaction forte entre les quarks.s pourra être étudié sous toutes les coutures.

Le LHC est tantôt nourri aux protons...

Pour obtenir des protons, on dépouille des atomes d’hydrogène de leur électron. Ils sont ensuite injectés dans un propulseur, qui les accélère jusqu’à 1,4 GeV. Dans le synchrotron à protons (PS), ils sont alors accélérés à 25 GeV, puis envoyés au super synchrotron à protons (SPS) où leur énergie atteint 450 GeV. Ils sont finalement transférés au LHC où ils sont repartis sur les deux anneaux et accélérés jusqu’à une énergie de 7 TeV.

...tantôt aux ions de plomb

On obtient les ions par chauffage de fils de plomb à une température d’environ 550°C. À cette température, le plomb s’évapore. Sa vapeur est ensuite ionisée pour obtenir des ions de plomb ayant perdu jusqu’à 27 électrons, que l’on note Pb²⁷⁺. Ces derniers sont accélérés jusqu’à 4,2 MeV/nucléonproton ou neutron avant de passer à travers une feuille de carbone, où la plupart d’entre eux sont déshabillés de leurs électrons pour arriver jusqu’à un état Pb⁵⁴⁺. On accélère ces ions dans le LEIR (un anneau d’ions de basse énergie), puis comme dans le cas des protons, dans le PS, et enfin dans le SPS. Ils passent à travers une seconde feuille de carbone qui les dénude complètement : les ions ont alors une charge électrique correspondant à 82 fois celle d’un proton. Ils ont atteint une énergie de 177 GeV/nucléonproton ou neutron, avant d’être injectés dans les deux anneaux du LHC, où ils sont amenés 2,76 TeV/nucléonproton ou neutron. En fonctionnement nominal, le faisceauGroupe de particules circulant à grande vitesse sera composé de 592 paquets de 16 x 16 x 50 mm3 chacun contenant environ 100 000 ions et espacés de 100 nanoseconde1 milliardième de secondes. Le remplissage d’un des anneaux nécessite dix minutes et le temps de vie du faisceauGroupe de particules circulant à grande vitesse est de quatre heures environ.

• Cet article est tiré de la revue Elementaire, numéro 4
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