LHC, le dernier des accélérateurs géants ?

Alors que le LHC, le grand collisionneur de hadrons du CERN, est en service, après quelques avatars, les physiciens des particules planchent déjà sur le ILC, le collisionneur linéaire international, qui doit compléter les outils des chercheurs.

Quatre principales différences distinguent le futur accélérateur de celui du CERN. ILC sera linéaire, contrairement au LHC qui est circulaire; il accélérera des particules élémentaires, les électrons, qui viendront se fracasser sur des positrons, leurs antiparticules, alors que le LHC fera s'entrechoquer des protons, c'est-à-dire des particules composites; le projet sera d'envergure internationale, les équipes qui travaillent en Europe, aux Etats-Unis et au Japon ayant décidé de se fédérer en adoptant l'option technologique franco-allemande pour l'accélération. Enfin, si le LHC est une machine axée sur la découverte de nouvelles particules, comme le boson de Higgs tant attendu, le ILC sera un instrument de mesures fines, capable de définir les propriétés des corpuscules mis en évidence par le LHC. Quant au coût du projet, il sera à peu près équivalent à celui du CERN, à savoir plus de 6 milliards d'euros.

Le ILC, qui sera situé à 100 m sous terre, aura une longueur totale de 31 km. Le choix d'une géométrie linéaire s'est imposé en raison de la très faible masse des électrons et positrons qui, lorsqu'on courbe leur trajectoire, perdent de l'énergie par rayonnement synchrotron.

L'accélérateur provoquera la collision de dix milliards d'électrons et de dix milliards de positrons 14'000 fois par seconde, avec une énergie de 500 GeV (gigaélectronvolts). Dans une deuxième phase, l'installation pourra être étendue à 50, voire 70 km et les énergies poussées à 1000 GeV.

Mais à quoi donc peut bien servir un tel outil ?

A approfondir nos connaissances de l'univers en recréant les conditions extrêmes qui n'ont existé que quelques milliardièmes de seconde après le big bang. Et à développer des technologies dont les applications ont des retombées dans les domaines les plus divers. Le traitement du cancer, l'imagerie médicale, la tomographie par émission de positrons, la radiothérapie, l'étude de la structure des virus, les semi-conducteurs, l'instrumentation de mesure, la découverte de nouveaux matériaux et surtout le World Wide Web n'en sont que quelques exemples.

Le ILC pourrait aussi être le dernier des accélérateurs géants. En effet, des physiciens américains ont démontré que d'autres techniques plus économiques seraient aptes à remplacer ces gigantesques outils. Les chercheurs auraient réussi à doubler l'énergie d'électrons produits par l'accélérateur linéaire de Stanford, en Californie, en leur faisant traverser les turbulences d'un plasma. Il faudra toutefois franchir de nombreuses étapes avant de parvenir, grâce à cette méthode, non seulement à accélérer les particules, mais aussi à créer les conditions requises pour leurs collisions.

Michel Giannoni Dr ès sc. ing. EPFl La Revue Polytechnique N° 1713