Collisions de particules à des niveaux d’énergie record du monde

Des faisceaux de protons orbitent à nouveau autour de l’anneau de 27 kilomètres du collisionneur, marquant la fin d’une interruption de plusieurs années de travaux de mise à niveau.

en 2022, CERN Le LHC redémarre après plus de trois ans de maintenance et de mises à jour connues sous le nom de Long Shutdown 2 (LS2). Une fois redémarré, la puissance atteindra des records mondiaux alors que le CERN commencera à exploiter le Run 3 du LHC pour la recherche en physique. Ensuite, le 4 juillet commémorera #Higgs10, le 10e anniversaire de la découverte du boson de Higgs.

Le Large Hadron Collider (LHC), le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde, a redémarré après une interruption de plus de trois ans pour des travaux de maintenance, d’intégration et de modernisation. Aujourd’hui, 22 avril 2022, à 12 h 16 CET, deux faisceaux de protons circulent dans des directions opposées autour de l’anneau de 27 kilomètres (16,8 milles) du Grand collisionneur de hadrons à une énergie d’injection de 450 milliards d’électronvolts (450 gigaélectronvolts). ).

Ces faisceaux tournent à l’énergie d’injection et contiennent un nombre relativement faible de protons. « Les collisions de haute intensité et à forte intensité énergétique sont dans deux mois », déclare Rodri Jones, chef de la division faisceaux du CERN. « Mais les premiers paquets représentent le redémarrage réussi de l’accélérateur après tout le travail acharné d’un long arrêt. »

Tunnel du LHC au point 1. Crédit : CERN

« Les machines et les installations ont subi d’importantes améliorations lors du deuxième arrêt prolongé du complexe d’accélérateurs du CERN », déclare Mike Lamont, directeur des accélérateurs et de la technologie au CERN. « Le LHC lui-même a fait l’objet d’un vaste programme de fusion et fonctionnera désormais à une puissance plus élevée et, grâce à des améliorations majeures dans le complexe d’injecteurs, fournira beaucoup plus de données pour les expériences améliorées du LHC. »

Des faisceaux expérimentaux ont circulé au LHC pendant une brève période en octobre 2021. Cependant, les faisceaux qui circulent aujourd’hui marquent non seulement la fin du deuxième long arrêt du Grand collisionneur de hadrons, mais aussi le début des préparatifs pour quatre années de prise de données physiques, qui devrait commencer cet été. .

D’ici là, les experts du LHC travailleront 24 heures sur 24 pour redémarrer progressivement la machine et augmenter en toute sécurité l’énergie et la densité des faisceaux avant de livrer les collisions aux expériences avec une énergie record de 13,6 billions d’électronvolts (13,6 électronvolts).

Cette troisième exploitation du LHC, appelée Run 3, verra les expériences sur machine collecter des données sur les collisions avec non seulement une énergie record, mais également des nombres sans précédent. Les expériences ATLAS et CMS peuvent s’attendre à recevoir plus de collisions pendant la physique en marche que lors des deux expériences de physique précédentes ensemble, tandis que LHCb, qui a subi une régénération complète pendant l’arrêt, peut espérer tripler son nombre de collisions. Pendant ce temps, ALICE, un détecteur dédié à l’étude des collisions d’ions lourds, peut s’attendre à une multiplication par cinquante du nombre total de collisions d’ions enregistrées, grâce à l’achèvement récent d’une mise à niveau majeure.

Le nombre sans précédent de collisions permettra aux équipes internationales de physiciens du CERN et du monde entier d’étudier le boson de Higgs en détail et de soumettre le modèle standard de la physique des particules et ses diverses extensions aux tests les plus rigoureux à ce jour.

D’autres choses à attendre dans Play 3 incluent le lancement de deux nouvelles expériences, Plus rapide Et [email protected], conçu pour rechercher la physique au-delà du modèle standard ; Collisions spéciales de proton et d’hélium la norme Combien d’isotopes de protons sont produits à partir de l’antimatière dans ces collisions ; et des collisions impliquant des ions oxygène qui amélioreraient les connaissances des physiciens physique des rayons cosmiques et le Plasma quark-gluonun état de la matière qui existait peu de temps après le Big Bang.