Le Grand collisionneur de hadrons (LHC), le plus grand accélérateur de particules du monde, a été mis en route mercredi près de Genève, avec pour mission de percer les secrets de la matière et de l'univers. Un premier faisceau de protons a été injecté juste après 07H30 GMT dans le LHC, un anneau de 27 km de circonférence enfoui à 100 mètres sous terre de part et d'autre de la frontière franco-suisse. "Après l'injection du faisceau, il a fallu attendre environ 5 secondes pour l'acquisition des données", a déclaré le directeur du projet LHC, Lyn Evans.
Les collisions de protons qui seront provoquées au sein du LHC devraient permettre de détecter des particules élémentaires inobservées à ce jour, dont le boson de Higgs, pierre manquante du "Modèle standard" des particules élémentaires qui composent la matière. Les très hautes énergies mises en oeuvre propulseront les particules à plus de 99,9999 % de la vitesse de la lumière et permettront de recréer pendant une fraction de seconde l'état de l'univers lors du big bang, c'est à dire à sa naissance il y a 13,7 milliards d'années.
Le projet, d'un coût de 3,76 milliards d'euros, a mobilisé pendant plus d'une décennie des milliers de physiciens et d'ingénieurs du monde entier. Cet outil, sur lequel environ 5.000 physiciens et ingénieurs travaillent depuis plus de 10 ans, est le plus grand projet scientifique de ces dernières années. Robert Aymar, le directeur général de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (Cern), se dit persuadé qu'il "permettra d'aboutir à des découvertes qui changeront notre vision du monde et en particulier de sa création".
Depuis 1996, le Cern a construit à 100 mètres sous terre près de Genève un anneau de 27 km de circonférence refroidi durant deux ans pour atteindre 271,3°C, soit juste 1,9°C de plus que le zéro absolu. Autour de l'anneau sont installés quatre grands détecteurs au sein desquels vont se produire des collisions de paquets de protons (particules de la famille des hadrons, d'où le nom du "Grand collisionneur de hadrons"). Leur vitesse atteindra jusqu'à 99,999 % de celle de la lumière (environ 300.000 km par seconde).
A pleine puissance, 600 millions de collisions par seconde génèreront une floraison de particules, dont certaines n'ont jamais encore pu être observées. Pour trier les 15 millions de gigaoctets de données recueillis chaque année, 11 grands centres répartiront l'information brute à 200 sites à travers le monde, qui la stockeront et l'analyseront. Parmi les détecteurs, Atlas et CMS vont traquer le boson de Higgs, une particule élémentaire qui conférerait une masse à certaines autres particules, et dont l'absence bouleverserait la physique théorique.
"Il y a une très forte probablité pour que le boson de Higgs puisse être observé", estime toutefois Yves Sacquin, de l'Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers (Irfu) à Saclay, près de Paris. Au-delà du Higgs, "nous sommes convaincus qu'il existe de très nombreuses particules beaucoup plus lourdes que celles que nous connaissons avec très peu d'interactions et qui sont présentes dans l'univers. C'est ce que nous appelons sans doute la matière noire", explique pour sa part M. Aymar.
Pour lui, "il est certain que le LHC fournira l'identification et la compréhension de cette matière noire", qui compte pour 23 % de l'univers, alors que la matière ordinaire ne compte que pour 4 % (le restant étant constitué d'énergie sombre). Un autre détecteur, le LHCb, tentera de trouver où est passée l'antimatière, présente au moment du big bang en quantité égale avec la matière. Enfin, le détecteur Alice s'intéressera aux collisions d'ions plomb, pour récréer durant le temps d'un éclair la soupe primordiale de quarks et de gluons qui formait la matière durant les premières microsecondes de l'univers, avant la formation des protons.
Après le démarrage du deuxième faisceau, qui tourne en sens inverse du premier, des collisions seront provoquées à des énergies de plus en plus élevées, jusqu'à atteindre sept fois la puissance du Fermilab américain, qui était jusqu'à présent l'accélérateur le plus puissant.
Le projet a coûté 3,76 milliards d'euros. "Cette machine donnera vraisemblablement des résultats inattendus. Ces données risquent de bouleverser la physique des particules élémentaires", a expliqué le physicien français Hubert Reeves. "C'est vraiment un outil impressionnant. Les puits pour descendre le matériel ont une taille par laquelle il serait possible de faire passer une cathédrale", insiste-t-il.
Le physicien britannique Stephen Hawking a pour sa part indiqué mardi avoir parié 100 dollars que le LHC ne trouverait pas le boson de Higgs. Ne pas le découvrir ne serait pas un échec, selon le scientifique britannique. "Ce que le LHC trouve, ou n'arrive pas à trouver, nous en dira long sur la structure de l'univers", a-t-il dit.
