L'équipe de l'Université de l'Indiana participe à la mise à niveau du détecteur du Grand collisionneur de hadrons

Le 28 juillet 2026, des physiciens de l'Université de l'Indiana participent à une collaboration de recherche internationale, se préparant à installer de nouveaux composants de détecteur de particules sur le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN, situé près de Genève, en Suisse, afin d'améliorer la capacité des scientifiques à étudier les constituants fondamentaux de l'univers.

Le Grand collisionneur de hadrons est actuellement le plus grand accélérateur de particules au monde. En faisant entrer en collision des protons à une vitesse proche de celle de la lumière et en analysant les particules produites après la collision, il aide les chercheurs à explorer la structure de la matière et les interactions fondamentales. L'Université de l'Indiana est membre de la collaboration de l'expérience ATLAS. Cette collaboration regroupe environ 245 institutions de plus de 40 pays, avec des milliers de chercheurs participant aux travaux de détection et de mesure.

Le professeur de physique Harold « Hal » Evans, de la Faculté des arts et des sciences de l'Université de l'Indiana, occupe le poste de directeur adjoint pour les travaux liés à ce projet de mise à niveau. La part des États-Unis dans ce projet est d'environ 300 millions de dollars. L'Université de l'Indiana participe à l'expérience ATLAS depuis son démarrage en 2009.

Selon les informations, le LHC vient de terminer sa troisième phase d'exploitation, qui a duré plusieurs années. Au cours de cette phase, la quantité de données de collision enregistrées par le LHC a déjà dépassé le double de la somme des données des première et deuxième phases. Ensuite, le LHC entrera une période d'arrêt de maintenance d'environ trois ans, durant laquelle les équipes reconstruiront l'équipement afin de produire des faisceaux de protons de plus haute intensité. L'Université de l'Indiana et ses partenaires profiteront de cette période pour installer les dispositifs de mise à niveau des détecteurs conçus et fabriqués au cours des années précédentes.

L'un des défis majeurs de cette mise à niveau est la capacité de traitement des données. M. Evans indique qu'après la mise à niveau, le détecteur devra traiter environ dix fois plus de données de collision par seconde qu'actuellement. L'équipe de l'Université de l'Indiana conçoit des algorithmes pouvant fonctionner sur des puces dédiées du détecteur, utilisant des techniques d'apprentissage automatique pour déterminer, en un milliardième de seconde, quelles données de collision méritent d'être conservées et lesquelles doivent être rejetées. Ce type de technologie de filtrage en temps réel de données massives à haute vitesse pourrait également être utilisé à l'avenir dans des applications connexes en dehors du système ATLAS.

Du point de vue des objectifs scientifiques, les chercheurs espèrent utiliser le LHC mis à niveau pour tester davantage le modèle standard de la physique des particules. Le modèle standard peut prédire de nombreux résultats expérimentaux avec une grande précision, mais il ne parvient toujours pas à expliquer la matière noire ni certains comportements particuliers des neutrinos. Les scientifiques espèrent également, grâce à un système de détection plus performant, trouver de nouvelles pistes au-delà du modèle standard.

L'un des principaux axes d'intérêt de l'équipe de M. Evans concerne les événements à double boson de Higgs. Ces événements sont extrêmement rares, et une mesure précise de leur taux d'occurrence pourrait aider à révéler la structure fondamentale de l'univers. Les chercheurs espèrent également, grâce à des expériences connexes, trouver des indices de théories telles que la supersymétrie. La théorie de la supersymétrie postule que chaque particule connue pourrait avoir une particule compagne plus lourde ; si cette théorie se vérifie, elle pourrait aider à expliquer la composition de la matière noire.

M. Evans déclare que l'humanité a déjà une compréhension assez approfondie des constituants fondamentaux de l'univers, et que le Grand collisionneur de hadrons mis à niveau aidera les scientifiques à continuer de se demander : existe-t-il encore des constituants fondamentaux non découverts, et comment ces découvertes influenceront-elles notre compréhension de la mécanique quantique et du fonctionnement de l'univers.