L'accélérateur de particules (Sciences & Techniques)

« regroupés pour fonder le Conseil européen pour la recherche nucléaire (CERN), installé à Meyrin, à la frontière franco-suisse.Lamission du CERN était de réaliser des accélérateurs de particules dont la taille et le coût dépassaient les moyens de chacun despays participants.

Un premier synchrotron y fut mis en service en 1959, son anneau souterrain de 200 mètres de diamètreaccélérant des protons à des énergies de 28 milliards d'électronvolts (28 GeV), à savoir plusieurs dizaines de milliers de fois lesvaleurs atteintes par le cyclotron historique de Lawrence. Il fallait pourtant produire encore plus d'énergie pour optimiser les recherches atomiques.

En 1985, le CERN mettait en service leplus grand anneau de collision du monde, un accélérateur circulaire monumental de 27 kilomètres de circonférence. Le LEP européen Baptisé Large Electrons Positron Ring (LEP), il est destiné à l'étude des collisions entre les électrons et leurs anti-particules, les positrons.

Des milliers d'aimants courbent la trajectoire des faisceaux particulaires, tandis que des ondes électromagnétiques leurcommuniquent une énergie atteignant 100 GeV.Au moment voulu, les faisceaux de particules, voyageant en sens contraire à desvitesses proches de celle de la lumière, sont amenés à se fracasser les uns contre les autres dans des lieux d'étude spécialementaménagés.

Le LEP est muni de quatre chambres de détection où ont lieu les collisions, chaque chambre comportant plusieursmodules d'analyse affectés à des missions particulières.

Des modules cylindriques autour de la trajectoire de collision enregistrentles particules les plus éphémères qui disparaissent après un jaillissement sur une distance de quelques microns seulement.

Aprèsdes années de recherches de pointe, l'exploitation du LEP a été stoppée le 2 novembre 2000.

D'autres détecteurs interceptent etmesurent l'énergie de particules plus durables.

En 1994, le Cern lance la construction du Large Hadron Collider (LHC) pour un budget de 8 milliards de francs.

D'une puissance de 15 000 GeV, il a aidé à détecter le boson de Higgs, qui permettrait d'éluciderle problème de la matière de l'Univers. Les résultats Accélérer les particules est un fait, étudier leurs brèves collisions en est un autre.

Lors de ses premières expériences, ErnestRutherford utilisait des écrans fluorescents sur lesquels il comptait les éclairs dus à l'arrivée des atomes éclatés et des particulesissues de la collision.

Dans les accélérateurs actuels, les scientifiques traitent des millions de collisions par seconde, chacuned'entre elles produisant des centaines de fragments particulaires.

Des détecteurs électroniques sophistiqués enregistrent lesdonnées. Georges Charpak, prix Nobel de Physique 1992, découvrit en 1968 les chambres à fils qui permettent de reconstituer lestrajectoires des particules.

L'existence des quarks, des particules constituant les hadrons (toute particule sensible à interactionforte, proton et neutrons), a été confirmée.

On découvrit le 6 e et dernier quark (le quark top), en février 1994.

La détection microélectrique, l'imagerie médicale et l'astronomie bénéficient des découvertes réalisées par les accélérateurs.

Ils permettent decomprendre également la structure intime de la matière, le big-bang et l'origine de l'univers, et de modéliser les réactionsnucléaires en vue d'applications pratiques, comme les futures centrales thermiques à fusion d'hydrogène, l'un des défis du XXI e siècle dans le domaine de la physique.. »