1.1. Le LHC : Large Hadron Collider et les utilisations des accélérateurs
« Nous sommes comme dans un casino. La boule tourne… Sur quelle case va-t-elle s’arrêter ? » Citation de Monsieur Ellis John, théoricien anglais, à quelques heures des premiers tours de particules dans l’anneau du LHC, Sciences et avenir, mai 2008.
Le LHC a été construit cent mètre sous terre en moyenne, dans le but de résoudre l’énigme de l’univers à savoir, trouver les particules fondamentales dont la particule mère, nommée boson de Higgs, qui nous expliquerait comment la masse est venue à toutes les autres.
Les protons des faisceaux doivent atteindre une énergie de 7 TeV (7.1012 eV) dans le LHC. Pour les obtenir, des atomes d’hydrogène sont dépouillés de leur électron pour former des protons. Ces protons sont ensuite accélérés par des premiers petits anneaux, dont le Proton Synchrotron et le Super Proton Synchrotron avant leur entrée dans le tunnel principal.
Des détecteurs de diverses expériences du LHC sont installés sur le parcours. Les deux plus gros, Atlas et CMS, sont dédiés à la recherche du boson de Higgs. Alice est dédié à la compréhension des soupes de particules semblables à l’état de l’univers au moment du BIG BANG. LHCb s’intéresse à l’anomalie de la disparition de l’antimatière dans l’univers en étudiant l’asymétrie entre particules et antiparticules. Enfin LHCf et Totem, réparti tout le long de l’anneau, fournissent des informations complémentaires aux autres expériences.
Illustration n°2 : Le parcours des particules au sein des accélérateurs et détecteurs. Cf. (13)
Qu’est ce qu’une particule?
La matière est constituée de «particules » de différentes tailles, au premier rang desquelles on trouve les molécules. Celles-ci sont en fait des assemblages d’éléments plus petits, les atomes, eux-mêmes constitués d’un noyau et d’électrons, les noyaux étant eux-mêmes constitués de particules plus élémentaires…
Tableau n°1: Domaines d’applications générales des accélérateurs de particules
| Domaine | Recherche en physique | Médecine | Médecine | Electronique | Sécurité alimentaire | Archéologie |
| Méthode | Faisceaux énergétiques de particules | Production de radio-isotopes | Irradiations : rayons X, gamma, protons, électrons, ions lourds | Faisceaux d'électrons | Irradiation des aliments | Spectrométrie de masse par accélérateur |
| But | Exploration de la matière et de son origine | Imagerie, scintigraphies, traceurs | Radiothérapie antitumorale | Gravure des circuits intégrés | Stérilisation | Datation |
C’est également au CERN, grâce au chercheurs Tim Berners-Lee et Robert Cailliau que le world wide web (www) fut inventé.
