Les expériences LHC

Parmi les expériences menées au Grand collisionneur de hadrons (LHC), sept utilisent des détecteurs pour analyser la myriade de particules produites lors des collisions dans l’accélérateur. Ces expériences sont conduites par des collaborations de chercheurs provenant d’instituts du monde entier. Chacune est différente et se caractérise par ses détecteurs.

Les deux expériences les plus grandes, ATLAS et CMS, exploitent des détecteurs polyvalents pour explorer des domaines aussi vastes que possible. Le fait de disposer de deux détecteurs conçus indépendamment est essentiel pour recouper des informations en cas de découverte. ALICE et LHCb utilisent des détecteurs spécialisés pour se concentrer sur des phénomènes particuliers. Ces quatre détecteurs sont logés dans d’énormes cavernes souterraines disposées le long de l’anneau du LHC.

Les plus petites expériences menées au LHC sont TOTEM et LHCf. Elles sont axées sur les particules dites « à très petits angles » – des protons ou des ions lourds qui se frôlent plutôt que d’entrer en collision frontale lorsque les faisceaux se croisent. TOTEM utilise des détecteurs placés de part et d’autre du point d’interaction de CMS, tandis que l’installation de LHCf est constituée de deux détecteurs disposés le long de la ligne de faisceau du LHC, à 140 mètres de chaque côté du point de collision d’ATLAS. MoEDAL, qui exploite des détecteurs déployés près de LHCb, a été conçu pour la recherche d’une particule hypothétique appelée monopôle magnétique. 

Les expériences hors LHC

Si la recherche au CERN s’est de plus en plus concentrée sur le LHC ces dernières années, les expériences menées à l’aide d’autres accélérateurs ou installations, que ce soit sur le domaine du CERN ou ailleurs, continuent de former une partie importante des activités du Laboratoire.

Dans les expériences avec cible fixes, un faisceau de particules accélérées est orienté sur une cible solide, liquide ou gazeuse, qui peut faire partie intégrante du système de détection. COMPASS, qui étudie la structure des hadrons (des particules constituées de quarks) utilise des faisceaux du Supersynchrotron à protons (SPS). NA61/SHINE a pour objet les propriétés des hadrons lors des collisions de particules sur des cibles fixes. NA62 utilise des protons du SPS pour analyser des modes rares de désintégration des kaons. DIRAC explore les interactions fortes entre les quarks au Synchrotron à protons (PS). L’expérience CLOUD étudie le lien possible entre les rayons cosmiques et la formation des nuages. Les expériences ACE, AEGIS, ALPHA, ASACUSA et ATRAP utilisent toutes des antiprotons du Décélérateur d’antiprotons, tandis que l’expérience CAST a pour objet de trouver des particules hypothétiques ne provenant pas d’oscillations dans les accélérateurs, mais du Soleil.

Ce programme de recherche, d’une grande richesse, couvre un vaste éventail de thèmes de la physique, allant des kaons aux rayons cosmiques et du Modèle standard à la supersymétrie. Pour en savoir plus sur chacune des expériences, voir la liste ci-dessous.