Le grand collisionneur de hadrons assemble des atomes depuis près de 10 ans et fait d’incroyables découvertes. Désormais, une mise à niveau majeure de l'un de ses détecteurs, combinée à une augmentation récente de la puissance du collisionneur, devrait permettre à la plus grande machine du monde d'être encore plus performante pour dévoiler les secrets sous-atomiques de l'univers.
Hier, selon Paul Rincon à la BBC, les ingénieurs du collisionneur ont échangé un composant volumineux appelé "traqueur de pixels" dans le Compact Muon Solenoid (CMS), une des expériences majeures le long de l'ovale du LHC. La complexité et la nature délicate de cette procédure la rendent comparable à la chirurgie à cœur ouvert d'un instrument scientifique massif, qui chevauche la frontière entre la Suisse et la France, rapporte Rincon.
Le collisionneur utilise 1 200 aimants pour guider deux faisceaux de particules se déplaçant presque à la vitesse de la lumière autour de l'ovale long de 16 milles. Les chercheurs croisent ensuite ces faisceaux, ce qui entraîne des collisions à haute énergie qui révèlent parfois de nouveaux types de particules. Les découvertes faites au LHC incluent le vaillant boson de Higgs ainsi que d'autres particules exotiques, notamment des pentaquarks et des antiquarks. Le long du trajet du faisceau de particules se trouvent quatre détecteurs principaux, y compris CMS, qui captent les signaux provenant de différents types de particules créées par les collisions.
La nécessité de mettre à niveau le CMS provient d'une mise à niveau récente du supercollider lui-même. En 2015, après deux ans de revitalisation, le LHC a commencé à fonctionner avec 14 teravolts, soit près de deux fois l'énergie des 8 teravolts utilisés au cours de ses premières années. Fonctionnant à un niveau d'énergie inférieur, le détecteur CMS pouvait imager les trajectoires de 25 ou 30 particules chargées à la fois en prenant environ 40 millions d'images par seconde, en les enregistrant comme des images superposées qu'il fallait démêler.
Les collisions à haute puissance produiront deux fois plus de chemins de particules, ce qui signifie que le CMS doit capturer encore plus de données. Le nouveau traqueur de pixels permettra au CMS de le faire. «C'est comme si on remplaçait un appareil photo de 66 mégapixels par un appareil photo de 124 mégapixels», déclare Austin Ball, coordinateur technique du système de gestion de contenu (CMS), à Rincon. «L'analogie avec une caméra a ses limites: c'est un système d'imagerie 3D. Mais le fait est que le nouveau système est plus puissant pour démêler les effets de la superposition de plusieurs collisions. ”
Hier, l'équipe a terminé la mise en place du nouveau système de suivi des pixels. Mais ce n'est que la première étape. Ils doivent le tester et s'assurer qu'il fonctionne correctement avant que le LHC ne se rallume le 1er mai. «C'est comme la date de lancement d'un satellite», a déclaré Ball à Ryan F. Mandebaum, à Gizmodo. «Les derniers mois ont été passionnants, car nous avons beaucoup de pression sur le temps. Aujourd’hui, le trouver bien installé et ajusté autour du tube de faisceau est un jour culminant important. ”
Là encore, le LHC, incroyablement complexe, est connu pour ses retards. Il n’a même commencé à fonctionner que plus de deux ans après sa date de lancement initiale. Depuis lors, des problèmes tels que des courts-circuits, de multiples belettes suicidaires et un oiseau porteur de baguette ont entraîné de nombreux arrêts et retards moins importants.
Selon un communiqué de presse du CERN, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire, qui exploite le LHC, le nouveau dispositif sera éventuellement remplacé par un système de suivi des pixels de troisième génération lorsque le LHC subira une autre mise à niveau majeure, vers 2020.
