Le Centre européen pour la recherche nucléaire (CERN) envisage la construction d’un collisionneur plus puissant et surtout trois fois plus long. De près de 91 km, il s’étendra sous les deux départements français, de l’Ain et et de la Haute-Savoie, et sous le canton de Genève. Un projet qui ne verra pas le jour avant presque 25 ans… si tous les voyants sont au vert.

Baptisé Futur collisionneur circulaire (FCC), il est destiné à remplacer le LHC (Large hadron collider pour grand collisionneur d’hadron), en service depuis 2009 dont la phase de luminosité devrait arriver à son terme en 2040. « L’intensité de ses faisceaux de particules n’est plus assez forte », précise Patrick Janot, physicien au Cern.

Le FCC va accroître « la luminosité selon un facteur 100 000, soit 500 fois plus de précision. Et un facteur sept pour l’énergie », poursuit le chercheur. Des performances qui doivent permettre de repousser les limites de la physique fondamentale actuelle, et notamment de déterminer ce que sont la matière et l’énergie sombres qui composent la majeure partie de l’univers, dont la nature profonde n’est que suppositions voire totalement inconnue des scientifiques.

Et ainsi de s’approcher au plus près du Big-Bang et de la naissance de l’espace-temps. Un instrument puissant qui rassemble 150 universités, centres de recherche et entreprises spécialisées.

Un chantier colossal

Le projet est encore à l’étude jusqu’en 2027 pour évaluer sa faisabilité. Le FCC devrait mesurer 91 km, traversant les départements de l’Ain, de la Haute-Savoie et le canton de Genève, soit trois fois plus grand que le LHC qui s’étend sur 27 km pour une profondeur de 40 à 150 mètres. Le nouveau collisionneur serait situé à 200 mètres en moyenne, jusqu’à 400 mètres pour les parties les plus profondes.

Le Conseil européen ne rendra pas de décision avant 2027 voire 2028. La construction du tunnel et des infrastructures (réseaux, routes…) est pour l’instant estimé à 7 milliards d’euros. En surface huit sites sont prévus pour permettre la construction de la machine en sous-sol, mais aussi pour accueillir les systèmes d’alimentation et de maintenance. Le tout avec le souci de limiter au maximum l’empreinte carbone.

Pas à pas

Dans un deuxième temps, il faudra construire le collisionneur électrons-positons, accélérant deux faisceaux de particules en sens inverse, qui permettra d’augmenter la luminosité, dont le coût est pour l’instant évalué à environ 4 milliards d’euros. Puis en ultime étape, un collisionneur protons-protons, dont le montant n’est pas encore estimé.

Le tout serait financé en partie sur le budget du Cern, avec des compléments extérieurs à définir. Sachant que des voix se font déjà entendre pour s’opposer à ce projet grandiose… Si tous les éléments sont validés, le futur collisionneur ne devrait pas être opérationnel avant 2048, soit demain à peine à l’échelle de l’univers.

Perspectives scientifiques

« Nous savons qu’il y a des choses à découvrir », affirme le physicien Patrick Janot. Notamment sur les mondes asymétriques de la matière et de l’antimatière, mais aussi sur la matière noire, cinq fois plus abondante dans l’univers que la matière classique, et sur les neutrinos.

« Nous avons cru pendant longtemps que ces particules très légères étaient sans masse, or les neutrinos ont une toute petite masse en réalité, précise-t-il. Ils pourraient être la matière noire ; ils sont en tout cas des candidats possibles. » Le boson de Higgs, la particule découverte en 2012 grâce au LHC, est aussi dans le viseur pour affiner les connaissances à son sujet.

Sandra Molloy

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