L\u2019entrep\u00f4t jaune ne paye pas de mine. Pos\u00e9 au milieu de la campagne genevoise, non loin de la fronti\u00e8re fran\u00e7aise, il ressemble \u00e0 n\u2019importe quel autre hangar de chantier. A l\u2019int\u00e9rieur s\u2019y d\u00e9roule pourtant l\u2019une des exp\u00e9riences les plus importantes de la physique moderne: le projet Atlas.<\/p>\n
L\u2019objectif est de prouver l\u2019existence du boson de Higgs, une particule encore jamais vue. Sa pr\u00e9sence pourrait permettre de confirmer l\u2019ensemble de la th\u00e9orie admise (le mod\u00e8le dit standard) de la physique quantique. En effet, cette particule encore suppos\u00e9e explique l\u2019origine de la masse de toutes les particules (y compris elle-m\u00eame!) <\/p>\n
Lorsqu\u2019on p\u00e9n\u00e8tre dans le b\u00e2timent, l\u2019ampleur de cette recherche, sa simple \u00e9normit\u00e9 physique, saute aux yeux. Deux puits gigantesques trouent le sol, plongeant \u00e0 quelque 95 m\u00e8tres de profondeur.<\/p>\n
Le long des parois blanches, de grands tuyaux m\u00e9tallis\u00e9s se pr\u00e9cipitent vers les entrailles de la terre. Au fond, on distingue une structure m\u00e9tallique. Comme dans un jeu de L\u00e9go g\u00e9ant, des pi\u00e8ces peintes de couleurs vives sont embo\u00eet\u00e9es les unes dans les autres. Les puits sont surplomb\u00e9s par deux ponts, de 140 tonnes chacun, qui ont servi \u00e0 amener les pi\u00e8ces du d\u00e9tecteur au-dessus du trou, puis \u00e0 les y descendre.<\/p>\n
\u00abNous avons construit Atlas sous la terre, comme un navire dans une bouteille, en raison du trop grand volume de ses composants\u00bb, explique Peter Jenni, le porte-parole de l\u2019exp\u00e9rience. A intervalles r\u00e9guliers, une sonnerie retentit, amplifiant l\u2019impression de se trouver sur un \u00e9norme navire qui s\u2019appr\u00eate \u00e0 appareiller. La mise en marche de l\u2019installation est pr\u00e9vue pour le printemps 2008.<\/p>\n
Un sas permet d\u2019acc\u00e9der au d\u00e9tecteur, 100 m sous la terre. A l\u2019arriv\u00e9e, le tableau donne le vertige. Des pales gigantesques, recouvertes de panneaux de bronze, se font face dans la caverne de 53 m de long et 35 m de haut. Ces d\u00e9tecteurs doivent rep\u00e9rer les particules issues des collisions entre les faisceaux de protons. A partir de ces informations, les chercheurs pourront reconstituer le boson de Higgs.<\/p>\n
L\u2019installation est entour\u00e9e de huit grandes bobines ray\u00e9es gris et orange: dot\u00e9es d\u2019un champ magn\u00e9tique de 3 teslas, elles servent \u00e0 d\u00e9vier les particules issues des collisions contre les d\u00e9tecteurs. La machine — qui p\u00e8se 7\u2019000 tonnes — est pos\u00e9e sur une dalle en b\u00e9ton arm\u00e9 large de 5 m.<\/p>\n
\u00abLorsque nous avons \u00e9vid\u00e9 la caverne, nous nous sommes rendu compte que le sol remontait d\u2019un demi millim\u00e8tre par an, car les machines sont moins lourdes que la terre qui a \u00e9t\u00e9 retir\u00e9e de la cavit\u00e9. La plaque de b\u00e9ton permet \u00e0 ce soul\u00e8vement de se d\u00e9rouler de fa\u00e7on uniforme.\u00bb <\/p>\n
Tout autour du d\u00e9tecteur, des ouvriers \u00e9quip\u00e9s de casques jaunes s\u2019activent. De temps \u00e0 autre, l\u2019un d\u2019entre eux dispara\u00eet \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de l\u2019une des pales. On le suit pour arriver au milieu d\u2019un incroyable enchev\u00eatrement de c\u00e2blages et de machines. Nombre d\u2019entre eux comportent l\u2019inscription \u00abmade in Pakistan\u00bb.<\/p>\n
\u00abLes pi\u00e8ces d\u2019Atlas ont \u00e9t\u00e9 produites par des firmes du monde entier, 36 pays collaborent sur cette exp\u00e9rience. Plusieurs ont choisi de nous fournir un soutien en nature plut\u00f4t qu\u2019en argent, souligne Peter Jenni. C\u2019est la soci\u00e9t\u00e9 Nexans de Cortaillod (NE) qui a effectu\u00e9 l\u2019extrusion des c\u00e2bles composant les aimants, alors que le titanium utilis\u00e9 dans les aimants provient d\u2019anciennes usines d\u2019armement russes.\u00bb<\/p>\n
Apr\u00e8s s\u2019\u00eatre heurt\u00e9s, les faisceaux passeront au centre des grandes roues et ressortiront de l\u2019autre c\u00f4t\u00e9 pour poursuivre leur route \u00e0 la vitesse de la lumi\u00e8re le long de l\u2019anneau de 27 km de diam\u00e8tre de l\u2019acc\u00e9l\u00e9rateur. Chemin faisant, ils traverseront trois autres d\u00e9tecteurs, qui correspondent aux autres exp\u00e9riences men\u00e9es sur le LHC. <\/p>\n
Depuis les couloirs adjacents \u00e0 la machine, on aper\u00e7oit les centaines d\u2019ordinateurs qui serviront \u00e0 effectuer un premier tri dans l\u2019information r\u00e9colt\u00e9e. Les r\u00e9sultats seront ensuite envoy\u00e9s par fibre optique \u00e0 un autre r\u00e9seau informatique en surface pour un deuxi\u00e8me \u00e9cr\u00e9mage, avant d\u2019arriver au centre de calcul du Cern.<\/p>\n
\u00abNous analyserons un milliard de collisions par seconde, il est impossible de stocker autant de donn\u00e9es. Il faut donc s\u00e9lectionner les \u00e9v\u00e9nements les plus int\u00e9ressants en temps r\u00e9el au plus pr\u00e8s du d\u00e9tecteur. Au bout du compte, nous n\u2019enverrons que 200 \u00e9v\u00e9nements par seconde au centre de calcul.\u00bb<\/p>\n
Sur une paroi, un panneau explique comment se comporter en cas de fuite de gaz. Le faisceau lui-m\u00eame, en revanche, ne repr\u00e9sente pas un danger. \u00abApr\u00e8s la mise en marche, l\u2019acc\u00e8s au tunnel sera tr\u00e8s strictement contr\u00f4l\u00e9. La machine s\u2019arr\u00eatera automatiquement si quelqu\u2019un se trouve dedans.\u00bb Les faisceaux seraient alors projet\u00e9s dans deux couloirs de \u00absecours\u00bb d\u2019une centaine de m\u00e8tres qui les stopperaient net.<\/p>\n
Un autre \u00e9l\u00e9ment suscite des craintes: les collisions de particules pourraient cr\u00e9er de mini-trous noirs, une perspective qui \u00e9veille de nombreux fantasmes au sein de la population. \u00abCe serait extr\u00eamement spectaculaire, de l\u2019ordre du sapin de No\u00ebl, sourit Peter Jenni. Mais il ne faut pas s\u2019inqui\u00e9ter, ces mini-trous noirs ne vont pas grandir. Ils auront un temps de vie tr\u00e8s court puis s\u2019\u00e9vaporeront.\u00bb<\/p>\n
De retour au sommet, on gagne la seconde exp\u00e9rience: le CMS, situ\u00e9 en rase campagne \u00e0 Cessy, de l\u2019autre c\u00f4t\u00e9 de la fronti\u00e8re. Plus compact mais aussi plus lourd (12\u2019000 tonnes), ce d\u00e9tecteur partage l\u2019ambition de son concurrent Atlas: d\u00e9couvrir le boson de Higgs. <\/p>\n
Seule la m\u00e9thode diff\u00e8re. \u00abNous n\u2019utilisons qu\u2019un seul aimant \u00e0 4 teslas et de 12 m de longueur, contrairement \u00e0 Atlas qui en a plusieurs, explique Felicitas Pauss, professeur ordinaire de physique exp\u00e9rimentale des particules \u00e0 l\u2019Institut de physique des particules (IPP) de l\u2019Ecole polytechnique f\u00e9d\u00e9rale de Zurich. De plus, pour mesurer l\u2019\u00e9nergie d\u00e9gag\u00e9e par les collisions de particules, nous nous servons de 76\u2019000 cristaux synth\u00e9tiques au lieu de l\u2019argon liquide.\u00bb<\/p>\n
Autre diff\u00e9rence, le d\u00e9tecteur CMS a \u00e9t\u00e9 construit en surface, par tranches, puis descendu sous terre. Les plus grandes pi\u00e8ces, pesant entre 1\u2019000 et 2\u2019000 tonnes, ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9plac\u00e9es au-dessus du puits sur des coussins \u00e0 air, avant d\u2019\u00eatre d\u00e9licatement pos\u00e9es au fond. Un processus qui a pris pr\u00e8s de 11 heures pour certains composants. Dans le hangar de surface, on retrouve des pales g\u00e9antes. Au centre, on per\u00e7oit une partie de l\u2019aimant, rouge vif. \u00abLe principal probl\u00e8me a \u00e9t\u00e9 de descendre les pi\u00e8ces dans le bon ordre. Une fois en bas, on ne peut plus les d\u00e9placer\u00bb, explique la scientifique.<\/p>\n
Destination St-Genis, en France. Au milieu d\u2019une zone r\u00e9sidentielle de villas cossues se trouve le b\u00e2timent qui abrite Alice, la troisi\u00e8me exp\u00e9rience men\u00e9e sur le LHC.<\/p>\n
Contrairement aux deux premi\u00e8res, elle est contenue dans l\u2019une des deux cavernes d\u00e9j\u00e0 utilis\u00e9es du temps du LEP, l\u2019ancien acc\u00e9l\u00e9rateur du Cern. Ici, le d\u00e9tecteur ne se trouve qu\u2019\u00e0 50 m\u00e8tres sous terre. \u00abAlice va chercher \u00e0 reproduire l\u2019\u00e9tat original de la mati\u00e8re, compos\u00e9 de quarks et de gluons, afin de d\u00e9terminer ses propri\u00e9t\u00e9s et ainsi mieux comprendre les origines de l\u2019univers, note Hans de Groot, le responsable financier de l\u2019exp\u00e9rience. On va cr\u00e9er des sortes de mini big bangs. Notre aimant poss\u00e8de un champ magn\u00e9tique relativement faible, mais il d\u00e9passe en taille ceux des autres exp\u00e9riences.\u00bb<\/p>\n
Si Atlas se concentre sur l\u2019analyse d\u2019une dizaine de particules, Alice en examinera quelque 40\u2019000. La masse d\u2019informations produites — un m\u00e9gaoctet par seconde — sera donc bien plus cons\u00e9quente. \u00abSur un mois, Alice g\u00e9n\u00e9rera l\u2019\u00e9quivalent d\u2019une pile de CD-Rom de la hauteur du Mont-Blanc!\u00bb<\/p>\n
Prochaine \u00e9tape, le LHCb, \u00e0 Ferney. Ici, l\u2019appareil ne prend pas la forme d\u2019un cylindre compos\u00e9 de plusieurs couches de d\u00e9tecteurs, comme sur les trois autres exp\u00e9riences, mais d\u2019une s\u00e9rie de \u00abparois\u00bb charg\u00e9es de rep\u00e9rer les particules produites par les collisions.<\/p>\n
\u00abLe LHCb va se concentrer sur l\u2019\u00e9tude des hadrons b, l\u2019un des six quarks, qu\u2019il va comparer avec des anti-hadrons b\u00bb, rel\u00e8ve Olivier Schneider, chercheur au Cern et professeur \u00e0 l\u2019EPFL. Or, la structure en millefeuille du LHCb est particuli\u00e8rement appropri\u00e9e pour \u00e9tudier les particules qui se dispersent \u00e0 petit angle apr\u00e8s une collision, une particularit\u00e9 des hadrons b.<\/p>\n
\u00abL\u2019objectif est de comprendre ce qui diff\u00e9rencie la mati\u00e8re et l\u2019antimati\u00e8re, qui pr\u00e9sentent une asym\u00e9trie.\u00bb In fine, cette exp\u00e9rience cherche \u00e0 expliquer pourquoi la premi\u00e8re l\u2019a emport\u00e9 sur la seconde lors de la formation de l\u2019univers.<\/p>\n
Apr\u00e8s chaque collision, les faisceaux de particules poursuivent leur route dans le tunnel du LHC. L\u2019anneau comprend 1\u2019230 aimants sur toute sa longueur. Ils canalisent la trajectoire des deux faisceaux, en les maintenant dans deux chambres s\u00e9par\u00e9es. Plus pr\u00e8s des exp\u00e9riences, ils sont remplac\u00e9s par une quarantaine d\u2019aimants \u00e0 une chambre. Juste avant les d\u00e9tecteurs, 24 aimants construits par le laboratoire am\u00e9ricain Fermilab, pr\u00e9parent les faisceaux \u00e0 la collision en les rapprochant.<\/p>\n
Le champ magn\u00e9tique produit par cette installation (9 \u00e0 11 teslas) correspond \u00e0 une fois et demie celui g\u00e9n\u00e9r\u00e9 par le soleil sur la terre. \u00abLes faisceaux, r\u00e9tr\u00e9cis \u00e0 la taille d\u2019un cheveu humain et guid\u00e9s par les aimants, peuvent tourner dans l\u2019anneau pendant huit heures sans collision\u00bb, note Anthony Rey, physicien des acc\u00e9l\u00e9rateurs.<\/p>\n
Sous les n\u00e9ons blafards, on aper\u00e7oit la longue ligne de tubes rouge et bleu contenant les aimants, assortie d\u2019un tuyau argent\u00e9 rempli d\u2019h\u00e9lium superfluide charg\u00e9 de les refroidir. \u00abLe LHC contient un tiers des r\u00e9serves mondiales de ce gaz.\u00bb De temps \u00e0 autre, un technicien passe \u00e0 v\u00e9lo avant qu\u2019on le perde de vue, aval\u00e9 par la courbure de l\u2019anneau. Le calme est absolu. Pourtant, les faisceaux ne sont pas insensibles aux perturbations externes, telles la gravit\u00e9 produite par la lune, la l\u00e9g\u00e8re inclinaison du tunnel ou encore le passage des TGV en surface.<\/p>\n
\u00abCes \u00e9l\u00e9ments ont \u00e9t\u00e9 pris en compte et corrig\u00e9s par des algorithmes\u00bb, assure Anthony Rey. Derni\u00e8re \u00e9tape, le centre de calculs. Les donn\u00e9es fournies par les exp\u00e9riences du LHC y sont regroup\u00e9es et stock\u00e9es, avant d\u2019\u00eatre envoy\u00e9es sur le Grid, une sorte de super-web regroupant 400 instituts partenaires du Cern, qui vont effectuer une partie des calculs pour les projets men\u00e9s sur l\u2019acc\u00e9l\u00e9rateur.<\/p>\n
\u00abD\u00e8s les d\u00e9buts de la planification du LHC, nous nous sommes rendu compte que les besoins de stockage ph\u00e9nom\u00e9naux d\u00e9passeraient largement les capacit\u00e9s de notre seul centre de calcul\u00bb, indique Fran\u00e7ois Grey, chef de l\u2019\u00e9quipe de communication IT au Cern. Il nous faudrait la puissance de quelque 100\u2019000 processeurs. Or, le Cern n\u2019en a que 8\u2019500\u00bb, relate-t-il depuis la salle du centre de calcul qui contient des grappes de disques durs \u00e0 perte de vue. Le bruit des machines y est assourdissant.<\/p>\n
\u00abSur le long terme, les donn\u00e9es seront conserv\u00e9es sur des bandes magn\u00e9tiques de 500 gigaoctets chacun. Le LHC produira en moyenne 15 millions de gigaoctets de donn\u00e9es par an. A titre de comparaison, l\u2019information trait\u00e9e par Google ne repr\u00e9sente que 100\u2019000 gigaoctets.\u00bb<\/p>\n
Encore une preuve, s\u2019il en fallait, de la dimension titanesque du projet qui s\u2019appr\u00eate \u00e0 prendre vie dans les sous-sols du Cern\u2026<\/p>\n
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\nUne version de cet article est parue dans le magazine Reflex de janvier 2008.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Le nouvel acc\u00e9l\u00e9rateur \u00e0 particules du Cern doit entrer en service dans les prochains mois. Reportage dans les entrailles de ce projet titanesque juste avant sa fermeture au public.<\/p>\n","protected":false},"author":19062,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[5],"tags":[],"class_list":["post-2521","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-latitude","latitude"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/2521","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/19062"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=2521"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/2521\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=2521"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=2521"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=2521"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}