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Le LHC est probablement la machine la plus complexe jamais construite dans l'histoire de l'humanité. Elle est constituée de l'accélérateur de particules. Il ne s'agit pas seulement de produire des faisceaux de particules se déplaçant à une vitesse très proche de celle de la lumière. Il faut aussi gérer les trajectoires de paquetspaquets de protons (qui se repoussent eux-mêmes électrostatiquement).
La physique utilisée pour cela est commune aussi bien à celle utilisée pour la navigation dans le Système solaire, la mécanique céleste ou pour comprendre le fonctionnement des tokamaks comme celui d'IterIter. Dans cette physique, les méthodes mathématiques découvertes par Lagrange et Hamilton jouent un grand rôle.
Le LHCLHC c'est aussi quatre détecteurs géants Atlas, CMSCMS, Alice et LHCb qui sont les héritiers des travaux du prix Nobel de physique Georges CharpakGeorges Charpak. Ce sont eux qui, couplés aux ordinateursordinateurs de Turing et Von Neumann et utilisant de savants algorithmes, nous permettent de chercher parmi les phénomènes faisant intervenir des milliards de nouvelles particules lors des collisions, les quelques rares événements trahissant l'existence d'une nouvelle physique qui s'y cache peut-être.
Le 5 mai 2015, les ordinateurs décryptant les données enregistrées par le détecteur CMS ont permis d'analyser les énergies déposées par des jets de particules produites par des collisions de protons à 0,9 TeV. On voit ici une image produite par ces ordinateurs codant les dépôts d'énergie ayant eu lieu dans les calorimètres électromagnétiques et hadroniques de CMS. © CMS Collaboration, Cern
Des « bunches » de protons à 0,45 TeV au LHC
Depuis quelque temps, des faisceaux de protons ont ainsi fait leur grand retour dans le LHC. Celui-ci avait été mis à l'arrêt pendant deux ans pour préparer une seconde campagne en quête de cette nouvelle physique. Il fallait pour cela monter en énergie et en luminositéluminosité. Des énergiesénergies record avaient déjà été atteintes avec des faisceaux de protons dont les particules portaient des énergies de 6,5 TeV. Mais des collisions entre ces faisceaux ne s'étaient pas encore produites.
Après avoir fait des premiers tests de l'accélérateur amélioré avec ces faisceaux, les membres du CernCern avaient donc pour objectif de tester le bon fonctionnement des détecteurs lors de collisions. Ils ont commencé à le faire le 5 mai 2015.
Les protons utilisés n'ont cependant pas été accélérés par le LHC lui-même puisque les chercheurs se sont contentés d'utiliser dans un premier temps ceux sortant directement du Super synchrotron à protons (SPS), c'est-à-dire à l'énergie d'injection dans le LHC. Chacun de ces protons portant tout de même une énergie de 0,45 TeV, les collisions produites ont eu lieu à 0,9 TeV. Elles faisaient intervenir trois « bunches » par faisceau. Ces « bunches », comme on les appelle dans le jargon des physiciensphysiciens, sont des paquets de protons. Dans le cas présent, ils en contenaient des dizaines de milliards. Des milliers de bunches seront présents dans les faisceaux du LHC quand il sera en régime de croisière.
Les premières collisions à 13 TeV sont prévues pour juin 2015.
