Genève, 31 octobre 2011. Après quelque 180 jours d’exploitation et quatre cent mille milliards (4x1014) de collisions proton-proton, l’exploitation 2011 avec protons du LHC a pris fin hier soir à 17h15. Pour la deuxième année consécutive, l’équipe du LHC a largement dépassé ses objectifs opérationnels, augmentant régulièrement la cadence à laquelle le LHC a livré des données aux expériences.
Au début de la campagne d’exploitation de cette année, le LHC avait pour objectif de livrer aux expériences courant 2011 un femtobarn inverse (1 fb-1) de données, dans le langage des physiciens. Cette étape a été franchie le 17 juin, ce qui a mis les expériences en bonne position pour aborder les grandes conférences de physique de l’été, et a conduit à revoir à la hausse l’objectif de données pour 2011 pour le fixer à 5 fb-1. Cette seconde étape a été franchie le 18 octobre, la quantité totale de données livrées en 2011 à chacune des deux expériences généralistes – ATLAS et CMS – avoisinant les 6 fb-1.
« Au terme de l’exploitation avec protons de cette année, le LHC a atteint sa vitesse de croisière, a déclaré Steve Myers, directeur des accélérateurs et de la technologie au CERN. Pour bien situer les choses, le taux actuel de production de données est 4 millions de fois supérieur à celui enregistré lors de la première période d’exploitation de 2010, et 30 fois supérieur à celui enregistré au début de 2011. »
Du point de vue de la physique, l’exploitation avec protons de cette année a notamment permis de mieux circonscrire l’espace dans lequel pourraient se cacher le boson de Higgs et les particules supersymétriques, de mettre à l’épreuve de façon encore plus exigeante le Modèle standard de la physique des particules, et d’approfondir notre compréhension de l’Univers primordial.
« 2011 a été une année remarquable et passionnante pour l’ensemble de la communauté scientifique du LHC, en particulier pour nos étudiants et post-doctorants du monde entier. Nous avons effectué un nombre considérable de mesures du Modèle standard et franchi des territoires jusqu’ici inexplorés à la recherche d’une nouvelle physique. En particulier, nous sommes parvenus à circonscrire le boson de Higgs dans la partie basse de la gamme de masses dans laquelle il est susceptible de se trouver, a indiqué Fabiola Gianotti, porte-parole d'ATLAS. C’est là que les théoriciens et les expérimentateurs s'attendaient à ce qu'il soit, mais cette zone est la plus difficile à étudier. »
« Lorsque je fais le point de cette année fantastique, j’ai vraiment l’impression de vivre un rêve, a déclaré Guido Tonelli, porte-parole de CMS. Nous avons réalisé des dizaines de nouvelles mesures et circonscrit nettement l’espace dans lequel pourraient se faire jour des modèles de nouvelle physique, et le meilleur reste à venir. Au moment où je vous parle, des centaines de jeunes scientifiques continuent à analyser l'énorme quantité de données accumulées jusqu'ici ; nous aurons bientôt de nouveaux résultats et, peut-être, quelque chose d’important à dire sur le boson de Higgs du Modèle standard. »
« Le LHC nous a donné la quantité de données dont nous rêvions au début de l'année et nos résultats ont mis le Modèle standard de la physique des particules à rude épreuve, a déclaré Pierluigi Campana, porte-parole de LHCb. Jusqu’à présent, il s’en est bien sorti, mais grâce à l’excellente performance du LHC, nous commençons à atteindre des niveaux de sensibilité qui pourraient nous permettre de voir bientôt au-delà du Modèle standard. Les chercheurs, en particulier les plus jeunes, vivent ces événements avec beaucoup d’enthousiasme et ont hâte que l’on découvre une nouvelle physique. »
Dans les jours et les semaines à venir, les équipes des expériences LHC analyseront la totalité des données de 2011 afin de se rapprocher encore plus d’une nouvelle physique. Toutefois, s’il est possible que celle-ci voie le jour, il est très probable que l’on aura besoin pour cela de la totalité des 10 fb-1 initialement prévus pour 2011 et 2012.
Comme en 2010, le LHC se prépare à présent en vue de quatre semaines d’exploitation avec ions plomb. Mais, cette année, le plus grand accélérateur de particules du monde tentera de démontrer qu’on peut être à la fois grand et souple en mettant en collision des protons avec des ions plomb durant deux périodes de développement de la machine spécialement prévues à cet effet. S’ils s’avèrent concluants, ces essais ouvriront la voie à un nouveau mode d’exploitation du LHC, consistant à utiliser des protons pour sonder la structure interne des ions plomb, bien plus massifs que les protons.
Ces résultats seront importants pour le programme ions plomb, dont le but est d’étudier le plasma quarks-gluons, c’est-à-dire la soupe primordiale de particules à partir de laquelle a évolué la matière ordinaire dont est fait aujourd’hui l'Univers visible.
« En faisant entrer en collision des ions plomb, nous pourrons produire et étudier de minuscules traces de la soupe primordiale, a déclaré Paolo Giubellino, porte-parole d’ALICE, mais comme tout bon cuisinier vous le dira, pour maîtriser parfaitement une recette, il est essentiel d'en comprendre les ingrédients, et, dans le cas du plasma quarks-gluons, c’est justement ce que pourraient nous apporter les collisions proton-ion plomb. »
1. Le CERN, Organisation européenne pour la recherche nucléaire, est le plus éminent laboratoire de recherche en physique des particules du monde. Il a son siège à Genève. Ses États membres actuels sont les suivants: Allemagne, Autriche, Belgique, Bulgarie, Danemark, Espagne, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Italie, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République slovaque, République tchèque, Royaume-Uni, Suède et Suisse. Un candidat à l’adhésion : la Roumanie. Israël est un État membre associé en phase préalable à l'adhésion. La Commission européenne, les États-Unis d'Amérique, la Fédération de Russie, l'Inde, le Japon, la Turquie et l'UNESCO ont le statut d'observateur.