Dimanche, à 10 h 41, des paquets de protons ont recommencé à circuler dans le Grand Collisionneur de hadrons (Large Hadron Collider, LHC en anglais). L'accélérateur de particules du plus grand laboratoire de physique du monde, le Cern, installé près de Genève, où ni les dimanches ni les nuits ne peuvent ralentir la quête des constituants de la matière. Une quête aux outils techniques gigantesques, puisque le «Seigneur des anneaux» (son nom de guerre) ne mesure pas moins de 27 km de circonférence tandis que ses détecteurs pèsent des milliers de tonnes. Utilisant des technologies d'extrême pointe en ultrafroid, électronique, détection de particules et traitement informatique d'un déluge de données. Réunissant des milliers de physiciens et ingénieurs de tous les pays conduisant ce type de recherches.
Une quête certes ésotérique tant les objets qu’elle étudie sont hors de l’expérience concrète du monde et ses outils mathématiques hors de portée de la presque totalité des êtres humains. Et pourtant fortement médiatisée comme lors de la détection, en juillet 2012, du fameux boson de Brout-Englert-Higgs, cette particule proposée il y a plus de quarante ans pour résoudre l’énigme de l’origine de la masse - ou du moins, une partie - des particules de matière dont nous, les éléphants, les fleurs, le Soleil ou la planète Mars sont constitués.
Depuis deux ans, le LHC était à l’arrêt. Objectif : le mettre en état de fonctionner à la puissance nominale pour laquelle il a été conçu, soit 6,5 mille milliards d’électronvolts, près du double de l’énergie de sa première campagne. Des milliers de physiciens et ingénieurs sont intervenus sur la machine pour en renforcer 10 000 interconnexions électriques entre aimants supraconducteurs, améliorer les systèmes électroniques, «pincer» encore plus les faisceaux de protons dont les paquets vont se suivre à 25 nanosecondes contre 50 auparavant, augmentant ainsi le nombre de collisions.
L’espoir des physiciens ? Que cette exploration d’un domaine d’énergie encore jamais atteint révèle de nouvelles particules, permettant de s’attaquer au double mystère de la physique : la matière noire et l’énergie noire, censées constituer respectivement 25,9 % et 69,2 % du contenu en matière et énergie de l’Univers, selon le télescope spatial européen Planck. Parmi les candidats proposés par les théoriciens, les «sparticules» baptisées squarks, sélectrons, gluinos, photinos ou winos. Elles sont issues d’une «supersymétrie» entre particules de matière (les fermions) et particules d’interaction (les bosons).
La première saison du LHC a confirmé la force et la précision du modèle standard de la physique des particules et n’a montré aucun signe de cette nouvelle physique tant attendue. Elle a seulement permis d’éliminer les théories proposant l’apparition de nouvelles particules dans le domaine d’énergie exploré.
Les physiciens s’autorisent quinze ans d’exploitation du LHC pour lui donner toutes les chances, avec les futurs progrès de ses performances, pour explorer minutieusement tout ce qui sera à sa portée. Ils ne peuvent toutefois écarter un risque. Celui d’un «désert», les particules tant espérées ne pouvant se manifester qu’à des énergies encore supérieures. C’est pourquoi ils réfléchissent déjà à un successeur du LHC, encore plus puissant, et donc plus grand : près de 100 km de circonférence !
