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PHYSIQUE
et techniciens d’Atlas au CPPM : « De forme cylindrique, haute de 26 mètres et longue
de 44 mètres, la machine est conçue comme un empilement de détecteurs selon une structure en pelure d’oignon, qui ont chacun un rôle spéci que pour caractériser des particules. Sa position, au croisement des deux faisceaux de protons de l’accélérateur, lui permet de mesurer l’énergie et la direction des particules issues des collisions, et remonter ainsi aux particules-mères que nous recherchons ». Un des principaux atouts du détecteur Atlas tient dans son calorimètre électromagnétique, en grande partie conçu et fabriqué au CPPM avant d’être installé au LHC. « L’appareil stoppe les électrons et les photons générés par les collisions, et enregistre avec une très grande précision leur énergie et position, traduite en courants électriques enregistré par 170 000 canaux électroniques. Il est capable de discriminer les événements dus au passage d’un boson de Higgs et le bruit de fond gigantesque dû aux gerbes de particules de toutes sortes ». En effet, mettre la main sur
« Depuis 2012 et
sa mise en évidence, les physiciens ont progressé dans la compréhension du boson de Higgs et de ses caractéristiques. »
le fameux boson s’apparente à rechercher une aiguille... dans une gigantesque meule de foin : il faut 2500 milliards de collisions pour produire un seul boson de Higgs se désintégrant en 2 photons !
On mesure mieux la portée de l’exploit, à la fois technologique et scienti que, réalisé par les équipes du CPPM.
Depuis 2012 et sa mise en évidence, les physiciens ont progressé dans la compréhension du boson de Higgs et
de ses caractéristiques. « En 2013, nous avons montré avec nos collègues de CMS que sa désintégration produisait une
..paire de particules « tau », cousines de l’électron et 3500 fois plus lourde », détaille le chercheur. Avant que, en 2015, Atlas et CMS ne précisent nement plusieurs propriétés fondamentales de la particule, en particulier sa masse, établie à 125,09 GeV, avec une marge d’erreur de 0,2% à peine.
Les physiciens et ingénieurs du CPPM préparent déjà les prochaines étapes de l’aventure. « En 2019, le LHC sera mis à l’arrêt pour deux ans, ce qui nous permettra
de modi er certaines composantes d’Atlas pour en améliorer la précision. Avant que le cœur du détecteur ne soit profondément transformé, à l’horizon 2025 », note Laurent Vacavant. Dans cette optique, de nouveaux capteurs électroniques de quelques dizaines de micromètres de côté à peine, destinés à mesurer les trajectoires des particules au plus près de la collision, sont en cours de développement. Ils devront résister à des niveaux
de radiation très supérieurs à ceux qui prévalent actuellement au cœur de l’accélérateur : on envisage pour le futur LHC un rythme de collisions de protons de six milliards par seconde ! Avec une contrainte majeure : une fois la machine installée, et hermétiquement con née, il ne sera plus possible d’y effectuer des réparations.
« On a pas le droit à l’erreur », sourit le physicien. La caractérisation ne du boson
de Higgs et au-delà, la découverte d’autres particules encore inconnues à ce jour, est
au prix de ce saut technologique majeur. ◊
Référence « Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC », Physic Letters B, 17 septembre 2012. Laboratoire CentredephysiquedesparticulesdeMarseille(CPPM),AMU/CNRS