Le Cern espère qu’un futur collisionneur circulaire succèdera au grand collisionneur de hadrons. Il estime l’investissement à 24 milliards d’euros pour un programme de recherche de 15 à 20 ans.

La stratégie européenne pour la physique des particules va être discutée au cours des deux prochaines années. Elle devra définir les orientations de la discipline après 2040 et la fin du Grand collisionneur de hadrons (LHC). Le rapport préliminaire de conception (CDR) présenté par le Cern le 15 janvier 2019 détaille les différentes options possibles pour un futur collisionneur circulaire (FCC). Il explique les défis techniques, les coûts et les calendriers de réalisation du programme ainsi que les perspectives offertes pour la physique « par des machines d’une énergie et d’une intensité jamais atteintes jusqu’ici ». « Le FCC tirerait avantage des compétences et des infrastructures développées depuis plus d’un demi-siècle par le Cern », souligne Fabiola Gianotti, sa directrice générale, dans un communiqué.

Cinq années de travail

L’étude de conception du FCC est le fruit de cinq années de travail. Conduite avec le soutien de la commission européenne, dans le cadre du programme Horizon 2020, elle a mobilisé plus de 1 300 contributeurs de 150 universités, instituts de recherche et partenaires industriels, qui ont participé aux travaux de conception, de recherche et développement de nouvelles technologies afin de préparer le déploiement et l’exploitation d’un FCC.

De nouvelles voies de recherche

Le FCC réaliserait des collisions électron-positon, proton-proton et ion-ion à des énergies et des intensités sans précédent, avec la possibilité de collisions électron-proton et électron-ion. Selon le Cern, il permettrait d’élargir considérablement la  connaissance de la matière et de l’univers : « la découverte du boson de Higgs au LHC a ouvert une nouvelle voie à la recherche, dans la mesure où cette particule pourrait représenter une passerelle vers une nouvelle physique. La réalisation d’études détaillées de ses propriétés est par conséquent une priorité pour tout futur accélérateur destiné à la physique des hautes énergies ».

Un anneau de 100 km de circonférence

Le FCC prendrait la forme d’un anneau de 100 km de circonférence, constitué d’aimants supraconducteurs à champ élevé de nouvelle génération. Il serait capable de fournir une énergie allant jusqu’à 100 TeV, soit une puissance environ dix fois supérieure à celle du LHC.  Son coût serait de l’ordre de 9 milliards d’euros, dont 5 milliards d’euros consacrés aux travaux de génie civil nécessaires à l’excavation d’un tunnel de 100 km. Le programme de physique pourrait commencer d’ici 2040, au terme de l’exploitation du LHC, avec une machine électron-positon précédant le FCC comme le LEP avait devancé le LHC.  La machine supraconductrice qui occuperait ensuite le même tunnel et ferait entrer en collision des protons coûterait, elle, environ 15 milliards d’euros. Elle pourrait commencer à fonctionner à la fin des années 2050 pour 15 à 20 ans.

A la frontière franco-suisse

Le Cern est l’un des plus réputés laboratoires de recherche en physique des particules du monde. Basé à Genève, avec des implantations de part et d’autre de la frontière franco-suisse, il a été institué par une convention européenne signée en 1953 par 12 états fondateurs. Il compte actuellement 22 états membres et représente une communauté de 12 200 scientifiques de 110 nationalités. Fort d’un budget annuel de l’ordre de 1 milliard de francs, il emploie 2500 salariés.

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crédit photo du haut : FCC Study@CERN