Pour voir au cœur de la matière, rien de mieux qu’un accélérateur de particules capable de la sonder ! Depuis les années 1950, plusieurs générations de machines se sont succédées pour chercher à percer les ultimes secrets de la matière. Mais leur principe est demeuré le même : un faisceau de particules est accéléré pour entrer en collision soit avec une cible fixe, soit avec un autre faisceau arrivant en sens inverse. Les faisceaux peuvent circuler en ligne droite (collisionneur linéaire), ou en cercle (collisionneur circulaire). L’énergie combinée des particules qui entrent en collision est telle que de nouvelles particules sont créées. Des détecteurs, placés au plus près de la collision, permettent d’enregistrer leurs caractéristiques et d’analyser ce qui s’est passé.
C’est, au départ, pour explorer les propriétés du noyau atomique que le CEA construit en 1952 un premier accélérateur linéaire, dont il perfectionne plus tard le principe pour atteindre des énergies plus élevées.
Puis vient le tour des synchrotrons, bien plus puissants, avant le triomphe des collisionneurs qui, en atteignant de très hautes énergies, rendent possible la quête des constituants ultimes de la matière.
Le synchrotron Saturne, construit à Saclay en 1958, a été entièrement rénové entre 1974 et 1979 avant d’être démantelé au début des années 2000. © Archives historiques CEA © CEA/Service de documentation
C’est ainsi que le fameux boson de Higgs, après avoir longtemps échappé à la détection, est enfin observé en 2012 au CERN grâce au LHC.
Vue du tunnel du Large Hadron Collider (LHC) au Cern à Genève, dont les équipes du CEA ont conçu les quadripôles supraconducteurs, réalisé un tiers des 1 230 aimants et participé à la conception du sous-ensemble cryogénique nécessaire à son maintien à des températures proches du zéro absolu. © P.Stroppa/CEA
L’expertise que le CEA a développée depuis plus de 50 ans dans les domaines des accélérateurs de particules, de l’instrumentation et de l’analyse de données lui permet d’être aujourd’hui un acteur clé de nombreuses collaborations internationales, notamment au Cern.
Le CEA a conçu les aimants supraconducteurs des expériences Atlas et CMS, en a supervisé la fabrication et les tests, et continue à y livrer de nouveaux composants. Il contribue également aux expériences Alice et LHCb, sur d’autres volets instrumentaux et scientifiques.
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