Le Grand collisionneur de hadrons

Le LHC, l’accélérateur de particules le plus grand et le plus puissant du monde, est le dernier maillon du complexe d’accélérateurs du CERN. Il consiste en un anneau de 27 kilomètres de circonférence formé d’aimants supraconducteurs et de structures accélératrices qui augmentent l’énergie des particules qui y circulent.

À l’intérieur de l’accélérateur, deux faisceaux de particules circulent à des énergies très élevées et à une vitesse proche de celle de la lumière avant de rentrer en collision l’un avec l’autre. Les faisceaux circulent en sens opposé, dans des tubes distincts placés sous un vide très poussé (ultravide). Ils sont guidés le long de l’anneau de l’accélérateur par un puissant champ magnétique, généré par des électroaimants supraconducteurs. Ces derniers sont composés de bobines d’un câble électrique spécial fonctionnant à l'état supraconducteur, c’est-à-dire conduisant l’électricité sans résistance ni perte d’énergie. Pour cela, les aimants doivent être refroidis à -271°C, une température plus froide que celle de l’espace intersidéral. C’est la raison pour laquelle une grande partie de l’accélérateur est reliée à un système de distribution d’hélium liquide qui refroidit les aimants ainsi que d’autres systèmes annexes.

Des milliers d’aimants de types et de tailles différents sont utilisés pour diriger les faisceaux le long de l’accélérateur. Parmi eux, les aimants principaux, dont 1234 aimants dipolaires de 15m de long utilisés pour courber la trajectoire des faisceaux, et 392 aimants quadripolaires de 5 à 7m de long qui concentrent les faisceaux. Juste avant la collision, un autre type d’aimant est utilisé pour “coller” les particules les unes aux autres, de façon à augmenter les probabilités d’une collision. Ces particules sont si minuscules que les faire entrer en collision revient à lancer deux aiguilles éloignés de 10km, l’une contre l’autre !

Tous les systèmes de contrôle de l’accélérateur et de leur infrastructure technique sont regroupés au Centre de contrôle du CERN. C’est depuis ce Centre que sont déclenchées les collisions des faisceaux au centre des détecteurs de particules.