Les scientifiques du CERN souhaitent créer un nouveau supercollisionneur d’atomes plus performant que celui déjà existant. Cette technologie pourrait permettre de mieux connaître les mystères de l’Univers. Le projet est cependant soumis à quelques incertitudes et à un coût faramineux.
Près de 20 milliards d’euros pour la création du plus grand collisionneur d’atomes. Il s’agit du coût nécessaire pour les chercheurs de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), afin de réaliser cette machine, qui devrait leur permettre de comprendre 95 % du fonctionnement de l’Univers.
Cette somme astronomique demandée par les scientifiques correspond au coût initial de la construction de la machine, dont la taille sera trois fois plus grande que le Grand collisionneur d'hadrons (LHC), créé en 2008. Elle devra être versée par les 23 pays membres du CERN, notamment la France, l’Allemagne, la Grèce ou encore le Royaume-Uni. Une dépense d’ailleurs jugée «imprudente», comme l’a rapporté la BBC.
Qu’est-ce qu’un collisionneur ?
La machine porte le nom de Future circular Collider (FCC) et est porteuse de grands espoirs pour la recherche, selon la directrice générale du CERN, Fabiola Gianotti. «C’est un outil qui permettra à l’humanité de grandes avancées pour répondre aux questions sur la physique fondamentale et sur notre connaissance de l’Univers», a-t-elle expliqué.
L’objectif est donc de surpasser le LHC, premier collisionneur du CERN, afin d’obtenir une machine encore plus performante. Pour bien comprendre comment tout cela fonctionne, il est utile d’identifier ce qu’est un collisionneur. Concrètement, on l’identifie comme un accélérateur de particules, permettant la collision de deux faisceaux. Une technique qui peut augmenter l’énergie de collision en additionnant l’énergie de deux particules.
Le principe peut être relativement difficile à comprendre. Pour en découvrir plus sur les particules, il faut accélérer leur mouvement jusqu’à obtenir une énergie cinétique élevée. C’est seulement après cette étape que l’on peut les faire entrer en collision. Dès lors, une réaction se produit, transformant ainsi les particules initiales en d’autres particules. On peut alors voir de quoi sont constitués les atomes et comment ils interagissent les uns avec les autres.
Le LHC est, pour sa part, composé d’un tunnel circulaire souterrain de 27 kilomètres de circonférence, à 80 mètres de profondeur. En accord avec le principe du collisionneur, celui-ci accélère les particules dans le sens des aiguilles d’une montre, puis dans le sens inverse, avec un mouvement proche de la vitesse de la lumière.
Un nouveau collisionneur opérationnel pour 2070
L’existence d’un élément donnant forme à toutes les particules de l’Univers a été prédite en 1964 par Peter Higgs, un physicien britannique, mais n’a été confirmée qu’en 2012 grâce à la découverte du LHC.
Cependant, depuis sa mise en fonction en 2008, le LHC n’a pas été en mesure de trouver toutes les particules pouvant expliquer le fonctionnement de 95 % du cosmos. Pourtant, les scientifiques s’attèlent à la tâche depuis des années. Ils souhaitent, en effet, découvrir l’énergie sombre et la matière noire, qui conduiraient à une nouvelle théorie plus complète du fonctionnement de l’Univers. Et selon eux, le FCC pourra grandement les aider.
En accord avec les déclarations des scientifiques, le FCC sera basé à la frontière franco-suisse et devrait faire 91 kilomètres de circonférence, à 200 mètres de profondeur. Elle sera construite en deux étapes et devrait commencer à fonctionner au milieu des années 2040, pour entrer en collision avec les électrons (des particules légères gravitant autour du noyau atomique chargé d’électricité négative). L’objectif sera alors d’étudier en détail les particules d'Higgs qui devraient être produites par l’augmentation de l’énergie due à la machine.
La deuxième étape devrait ensuite voir le jour dans les années 2070 et nécessitera des aimants beaucoup plus puissants. À la place, des protons (des particules lourdes de charge positive qui constituent le noyau de l’atome) seront utilisés dans le cadre de la recherche de particules neuves.
Le FCC est donc aujourd’hui un projet central pour le CERN, qui est, pour l’heure, en attente d’approbation par l’ensemble des pays membres.