Assemblé à 100 mètres sous terre à la frontière franco-suisse, le LHC consiste essentiellement en un circuit de 27 kilomètres de circonférence, entièrement aimanté et réfrigéré à environ - 270 °C. Deux faisceaux de protons, ces particules électriquement chargées qui composent le noyau des atomes avec les neutrons, y sont accélérés (grâce aux aimants) dans des directions opposées jusqu'à 99,99 % de la vitesse de la lumière - soit la bagatelle de 299?792 kilomètres par seconde. En bout de parcours, un goulot force les protons à passer dans un tout petit espace afin de maximiser les chances de collisions.

Quand ils surviennent à de telles vitesses, les heurts font éclater les protons en particules élémentaires plus petites. Grâce à une batterie de senseurs sophistiqués surveillant le goulot, les physiciens espèrent pouvoir détecter des particules qui n'ont jamais été observées - comme le célèbre boson de Higgs, qui serait à l'origine de la masse de toute matière.

Collision de protons

Mardi, à 13h06 heure locale, le LHC est parvenu à faire entrer en collision des protons à des énergies encore inégalées de sept teraélectronvolts - 7 TeV, ou 7000 milliards d'électronvolts. L'électronvolt est l'unité de base pour mesurer l'énergie, correspondant à l'énergie cinétique (ou «de mouvement», si l'on préfère) accumulée par un seul électron en passant dans un potentiel électrique de 1 volt. Il s'agit bien sûr d'une quantité minuscule, mais les 7 TeV atteints mardi sont une autre paire de manches puisqu'ils correspondent à peu près à l'énergie cinétique de quelques moustiques en vol. Appliquée à deux protons, dont les masses se comptent en millionièmes de milliardièmes de milliardièmes de gramme, il s'agit d'une énergie totalement inouïe.

«Avec ces énergies de collision record, les expériences LHC vont pouvoir aborder une vaste région à explorer; on va commencer à traquer la matière noire, les nouvelles forces et les nouvelles dimensions, ainsi que le boson de Higgs. Le fait que les expériences aient déjà publié des articles sur la base des données enregistrées l'an passé est de très bon augure pour cette première période d'expérimentation», a commenté la physicienne italienne Fabiola Gianotti, en charge du détecteur ATLAS, dans un communiqué du Centre européen de recherche nucléaire (CERN), qui gère de LHC.

«C'est très excitant, notre détecteur a l'air de bien fonctionner», s'est pour sa part enthousiasmé la physicienne des particules de l'Université McGill Brigitte Vachon, lors d'un échange de courriels avec Le Soleil. Mme Vachon analysera une partie des montagnes de données générées par ATLAS. «Tout est en place pour démarrer une longue campagne de prise de données, dit-elle. [...] En général, il est possible de commencer à analyser des données environ 24 à 48 heures après leur enregistrement.»

Contrairement aux essais discontinus des derniers mois, le LHC devrait fonctionner constamment pour les 18 à 24 prochains mois. «Plus de 2000 doctorants attendent avec impatience des données des expériences LHC. Ils auront le privilège de rédiger les premières thèses à la nouvelle frontière des hautes énergies», a déclaré mardi le directeur du CERN, Rolf Heuer.

Avec AFP