Le LHC : une semaine pour faire le point, repousser les limites et faire des plans à long terme

La semaine a été très riche pour le LHC, avec le dévoilement à Paris des résultats présentés par les collaborations ATLAS, CMS et LHCb à l'occasion du colloque sur la physique des collisionneurs de hadrons, HCP2011. Cette même semaine a été marquée par les premières collisions d’ions plomb de 2011, des essais réussis de circulation de protons et d’ions plomb dans le LHC, et la réunion inaugurale pour le relèvement de luminosité du LHC.

HCP2011 met un terme pour l'année 2011 au cycle des conférences sur la physique des particules, et constitue donc la dernière occasion pour les expériences LHC de présenter de nouveaux résultats avant la session du Conseil de décembre. Pour commencer, tous les regards se sont portés sur les résultats de l’analyse par LHCb de l’asymétrie des particules D⁰ et anti-D⁰. Dans ce mode de désintégration, LHCb semble voir une déviation par rapport aux prédictions du Modèle standard. Toutefois, même si ce résultat est précisément celui que les physiciens attendaient, aucune prédiction de physique au-delà du Modèle standard ne fait état de ce mode de désintégration particulier. Il est donc plus prudent de considérer que l’affaire n’est pas réglée, et que, sachant que la moitié environ des données ne sont encore pas analysées, nous devrons attendre que l’analyse de la totalité nous éclaire un peu. À la fin de la conférence, ATLAS et CMS ont présenté pour la première fois une recherche conjointe du Higgs du Modèle standard, à partir des données collectées jusqu'en août. L’analyse conjointe restreint le Higgs à la gamme de masses comprises entre 115 à 140 GeV.

Entre-temps, le LHC a réussi une transition sans heurt entre l'exploitation avec protons et l'exploitation avec ions plomb, et a mis encore à son actif des tests préliminaires visant à montrer la faisabilité des collisions proton-plomb. D'après ces tests, il devrait être possible de réaliser ce type de collisions l'année prochaine, ce qui ajoutera un nouvel outil très précieux à la panoplie des moyens d'étude du plasma quarks-gluons.

En ce qui concerne la suite des événements, l’atelier sur le LHC haute luminosité tenu au CERN cette semaine a lancé formellement le processus qui conduira à un accroissement significatif de la luminosité pour la deuxième décennie d’exploitation du LHC, après 2020. Le travail au CERN, aux États-Unis, avec le programme de recherche sur l’accélérateur LHC (LARP), et au Japon (au KEK) se poursuit depuis déjà un certain temps pour développer les technologies nécessaires pour les nouveaux aimants, les systèmes de transmission de puissance et les cavités RF. Grâce au financement du 7^e programme-cadre de la Commission européenne (7^e PC), ces efforts peuvent désormais être réunis dans un cadre commun auquel participent également 14 institutions européennes. La demande de financement au titre du 7^e PC présentée par le CERN a bénéficié de la note maximale possible : voilà qui montre clairement la qualité du projet, et l’importance donnée par la Commission européenne au CERN et au LHC.

Cette semaine a donc été particulièrement riche pour la physique des particules : des résultats qui bousculent nos préconceptions, des exploits d’ingénierie qui repoussent les limites du possible, et des perspectives à long terme assorties d’une vision globale.  Il ne reste qu'à espérer voir à l’avenir d’autres très riches heures du LHC.

Rolf Heuer