Large Hadrons Collider



Le LHC est le plus grand accélérateur construit de toute l'histoire avec ses 27km de circonférence. Il est construit au CERN, entre la France et la Suisse, et est enfoui à 100 mètres sous terre.
Les prouesses techniques du LHC sont très nombreuses mais voici cependant une courte liste des caractéristiques principales:
- Une énergie de collision de 14Tev
- 9300 aimants au total refroidis à 1,9°K (-271,3°C) avec 10 080 tonnes d'azote liquide et 60 d'hélium liquide
- Une production de températures, 100 000 fois plus élevées que le centre du Soleil tout en étant cependant le lieu le plus froid de l'univers avec ses -271,3°C
- 600 millions de collisions par seconde
- 11 245 tours par seconde à 0,999999991 fois la vitesse de la lumière
- Un ultravide de 10-13 atm
...

Le LHC possède six détecteurs pour analyser les collisions: ATLAS, CMS, LHCb, ALICE, TOTEM, et LHCf:
- ATLAS est le plus grand détecteur avec ses 46 mètres de long, 25 mètres de large, et 25 mètres de haut. Ce détecteur est très polyvalent et il s'intéressera notamment au boson de higgs, aux dimensions supplémentaires, et à la matière noire.
- CMSest le plus lourd des détecteurs avec 12 500 tonnes. CMS est le deuxième détecteur polyvalent du CERN, il aura les mêmes buts que ATLAS.
- LHCb va étudier l'asymétrie matière-antimatière.
- ALICE va tenter d'améliorer notre compréhension du Big Bang, C'est pour les besoins de cette expérience que les plus hautes températures seront produites.
- TOTEM est le plus long des détecteurs avec 440 mètres de long, pour 5 de haut, et 5 de large. Il va notamment permettre la mesure des protons et la luminosité du LHC.
- LHCf va étudier des rayons cosmiques en conditions de laboratoires.
Cependant TOTEM et LHCf ne sont pas des détecteurs au même titre que les quatre autres, en effet leur rôle sera de faire des mesures de luminosité pour les autres expériences.



Ci-dessous: Position du LHC et des principaux détecteurs:
Ci-dessous: Complexe des accélérateurs du CERN

C'est pour toutes ces raisons que le LHC passe pour être la machine la plus complexe crée par l'homme. Le LHC est l'aboutissement de nombreuses années de travail commun de nombreux pays.




Conclusion accélérateurs circulaires:

Les physiciens ont donc su s'adapter pour contourner les nombreuses difficultés techniques pour tout d'abord développer le synchrotron à fonctions séparées puis par la suite le synchrotron à gradients alternés, qui mènera jusqu'au géant LHC et ses 27km. Cependant cette technique semble atteindre des limites non seulement techniques mais aussi financières.
Techniquement c'est la courbure de la Terre qui pose problème: si l'on veut monter en taille il faudra creuser de plus en plus profond.
Financièrement un accélérateur de telles dimensions a un énorme coût (4 milliard de dollars pour le LHC). Un énorme projet, le SSC , a été abandonné aux États-Unis, la somme qui devait alors être investie était de plus de 10 milliards de dollars. Le SSC devait mesurer 87km de circonférence et avoir une énergie de collision de 40TeV.
C'est pour ces raisons que les recherches dans le domaine sont aujourd'hui tournées vers des techniques d'accélération plus efficaces (et donc une réduction de la taille des accélérateurs).