Le LHC est un collisionneur proton-proton de 27 km de circonférence, qui nécessite 1232 aimants dipolaires (15 m de long et 8.3 T) pour guider les faisceaux de particules, et de l'ordre de 400 aimants quadripolaires (3 m de long et 225 T/m) pour les focaliser. Il a pour objectif de répondre aux questions que pose le modèle standard² et tenter de découvrir le cadre plus général dans lequel il s'inscrit. A partir de 2007, année de sa mise en service, il permettra notamment de "traquer" le (ou les) boson de Higgs ou de découvrir de nouvelles particules, envisagées par la théorie, mais jusque là jamais encore observées.

Rôle du CEA dans le LHC
Etat fondateur du Cern, la France contribue à toutes les grandes collaborations internationales de cette organisation depuis sa création. La participation française est principalement celle du Département d'astrophysique, de physique des particules, de physique nucléaire et instrumentation associée (Dapnia) du CEA et de l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3) du CNRS.

Le Dapnia, qui joue un rôle de premier plan en physique des particules, est très impliqué dans le LHC que ce soit dans la réalisation de la machine ou de celle des expériences de physique qui lui sont associées. En particulier, le Dapnia s'est vu confier le développement et le suivi de l'industrialisation des 400 aimants quadripolaires supraconducteurs³ et il collabore activement aux expériences Atlas, CMS, LHCb et Alice. Rappelons également que les aimants dipolaires et quadripolaires du LHC sont refroidis à l'hélium superfluide⁴ , une technologie mise en oeuvre pour la première fois à grande échelle dans le Tokamak Tore Supra du CEA Cadarache⁵ .

1.Organisation européenne pour la recherche nucléaire, le Cern comprend 20 Etats membres européens : Allemagne, Autriche, Belgique, Bulgarie, Danemark, Espagne, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Italie, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République slovaque, République tchèque, Royaume-Uni, Suède et Suisse. Les pays membres contribuent au capital et aux frais d'exploitation des programmes du Cern, et sont représentés au Conseil, responsable de toutes les décisions importantes concernant l'Organisation et ses activités
2.Le "modèle standard" est le cadre théorique de la physique des particules. Elaboré dans les années 1970, il rassemble toutes les connaissances théoriques, expérimentalement confirmées depuis, sur les constituants élémentaires de la matière et sur leurs interactions, à l'exception de l'interaction gravitationnelle
3. Dans un accélérateur de particules, il faut pouvoir contrôler la largeur et la hauteur du faisceau de particules afin qu'il reste à l'intérieur de la chambre à vide. Ceci est réalisé par des aimants quadripolaires, qui agissent sur le faisceau comme le ferait une lentille sur un faisceau de lumière, et l'empêchent de diverger.
4. La superfluidité est une propriété unique de l'hélium liquide qui, refroidi en dessous d'une température de l'ordre de 2,17 K à pression atmosphérique, perd toute viscosité et devient un supraconducteur de la chaleur.
5. Tore Supra est un réacteur expérimental de fusion nucléaire qui utilise 18 bobines toroïdales supraconductrices refroidies à l'hélium superfluide pour le confinement magnétique du plasma.


Pour en savoir plus :

• Le dossier de presse : " la participation française aux expériences du Cern " (octobre 2004)
• Le site internet du Dapnia , voir notamment le Service des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme, le service d'astrophysique et le service de physique des particules.