Le plus grand accélérateur de particules au monde sera de nouveau allumé la semaine prochaine alors que les scientifiques reprennent leurs recherches sur les mystères de l’univers après un arrêt de trois ans pour des travaux visant à améliorer la puissance et la précision de la machine.
Le redémarrage du Grand collisionneur de hadrons au laboratoire du Cern près de Genève coïncide avec le 10e anniversaire de la célèbre découverte par ses chercheurs du le boson de Higgsune particule fondamentale longtemps recherchée qui donne de la masse à d’autres composants subatomiques de l’univers.
Les scientifiques espèrent que l’augmentation de l’énergie et de la fréquence avec lesquelles les protons entrent en collision dans les expériences du LHC, après une accélération presque à la vitesse de la lumière dans un anneau souterrain de 27 km, fournira la preuve d’une « nouvelle physique » — des forces fondamentales et des particules qui vont au-delà de la soi- appelé modèle standard, auquel le boson de Higgs a donné une touche finale.
Des milliers de physiciens travaillent sur le LHC au siège du Cern près de la frontière franco-suisse et à distance des universités du monde entier. Entre autres questions, ils espèrent découvrir pourquoi la matière plutôt que l’antimatière domine l’univers et découvrir la nature de la “matière noire” – invisible pour tous les instruments scientifiques développés jusqu’à présent – qui est connue pour être plus abondante que la matière conventionnelle.
Certains physiciens ont exprimé leur inquiétude quant au fait que, bien que bien méritée, l’excitation suscitée par la découverte du Higgs et sa reconnaissance avec un prix Nobel l’année suivante a peut-être induit le public en erreur en lui faisant croire que la découverte de nouvelles particules est l’apogée de la physique des particules – et a conduit à la déception que rien d’aussi spectaculaire n’ait émergé depuis 2012.
“Bien sûr, ce serait fantastique de voir des preuves sans ambiguïté d’une nouvelle physique et nous espérons toujours, lors de l’analyse des données, que ce sera le moment où nous observerons quelque chose. . . comme une nouvelle particule fondamentale », a déclaré Tara Shears, chercheuse au Cern et professeur de physique à l’université de Liverpool au Royaume-Uni.
“Mais il se peut que la nouvelle physique se manifeste indirectement, en provoquant un schéma de différences dans le comportement des particules que notre théorie ne peut pas expliquer et qui prendrait plus de temps pour rassembler les preuves et comprendre”, a-t-elle déclaré. “Tout dépend de la nature de la nouvelle physique – et comme nous ne le savons pas, nous devons essayer toutes les avenues auxquelles nous pouvons penser pour la trouver.”
Gavin Salam, professeur de physique à l’université d’Oxford, a souligné que les scientifiques ont beaucoup appris sur le boson de Higgs grâce aux données du LHC au cours des 10 dernières années. “Notre exploration du Higgs et de ses interactions est allée bien au-delà de nos attentes initiales”, a-t-il déclaré.
Des expériences au LHC ont montré que le boson est responsable de la masse d’un nombre croissant d’autres particules, élargissant le champ d’application du modèle standard.
Le LHC suralimenté pousserait ce processus bien plus loin, a déclaré Salam. Une question clé à laquelle il espère trouver une réponse est de savoir si le boson de Higgs est vraiment une particule fondamentale indivisible ou s’il est composé d’autres particules.
Plusieurs indices de nouvelle physique provenant d’expériences précédentes seront étudiés lors de la prochaine exploitation du LHC. L’une des découvertes était une divergence inattendue entre le comportement de l’électron et de son cousin lourd, le muon, qui semble contrevenir au modèle standard, même si les données étaient insuffisantes pour que les chercheurs en soient sûrs.
Une autre était une observation de l’accélérateur de particules Tevatron maintenant fermé au Fermilab aux États-Unis, qui a révélé qu’une autre particule subatomique, la boson W, avait une masse étonnamment grande qui était incompatible avec le modèle standard. Les expériences du LHC ajouteront suffisamment de puissance statistique pour réfuter ou confirmer cette incohérence.
“Il est important d’ajouter que ne pas voir de preuves d’une nouvelle physique ne signifie pas que vous n’avez rien appris de la recherche – loin de là”, a déclaré Shears.
