Le complexe d'accélérateurs du CERN entre pleinement dans la phase d'arrêt technique LS3 pour préparer l'ère du HL-LHC

Le matin du 31 août, heure locale, le complexe d'injecteurs et l'usine d'antimatière de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) ont cessé leur fonctionnement après avoir effectué leur dernier tir de faisceau, marquant officiellement le début de la troisième longue période d'arrêt (LS3). Auparavant, le Grand collisionneur de hadrons (LHC) avait déjà été fermé en juin, ce qui signifie que l'accélérateur phare du Centre a été le premier à entamer les travaux de modernisation du LS3.

Bettina Mikulec (à gauche), responsable du groupe des opérations du CERN, a remis l'objet symbolisant le relais — un micro-aimant supraconducteur provenant du LHC — à Jean-Philippe Tock (à droite), coordinateur du groupe LS3, en présence de Mark Thomson (deuxième à gauche), directeur général du CERN, et d'Oliver Brüning (troisième à gauche), directeur de l'accélérateur et de la technologie. (Photo : CERN)

Après l'arrêt du LHC, le système d'injecteurs qui lui fournit les faisceaux a continué de fonctionner tout au long de l'été, acheminant des faisceaux de protons et d'ions vers les installations expérimentales concernées. Le CERN a indiqué que, durant les dernières semaines de fonctionnement, les équipes ont utilisé le temps de faisceau restant pour mener à bien le programme de physique expérimentale, collecter des données de mesure et optimiser davantage les performances de fonctionnement des accélérateurs. Ces données serviront à préparer la quatrième période d'exploitation et fourniront également des références pour la maintenance et les mises à niveau à grande échelle pendant le LS3.

Pendant le LS3, toutes les machines concernées du CERN feront l'objet de travaux de maintenance, de consolidation, de mise à niveau et de préparation pour les nouvelles expériences. Ces transformations visent à améliorer la fiabilité du complexe d'accélérateurs et à jeter les bases de la phase d'exploitation du Grand collisionneur de hadrons à haute luminosité (HL-LHC). Selon le calendrier prévu, le complexe d'accélérateurs du CERN reprendra son fonctionnement par étapes à partir de 2028, avec le redémarrage progressif des différents injecteurs et installations expérimentales ; le HL-LHC sera le dernier accélérateur à redémarrer, avec une reprise prévue au milieu de l'année 2030.

Parallèlement, le CERN a récemment publié les résultats de recherche sur les expériences de collisions de noyaux d'oxygène menées avec le LHC. En analysant les collisions oxygène-oxygène via l'expérience ALICE (A Large Ion Collider Experiment), les chercheurs ont observé une perte d'énergie des partons, phénomène communément appelé « quenching de jets ». Les données montrent qu'il s'agit de l'un des plus petits systèmes nucléaires où de telles caractéristiques ont été observées à ce jour dans les recherches.

Cette recherche se concentre sur les questions relatives à l'état de la matière aux tout premiers instants après le Big Bang. Les scientifiques s'intéressent aux propriétés de la matière sous forme de plasma de quarks et de gluons, dans les quelques microsecondes suivant le Big Bang, lorsque les températures étaient extrêmement élevées et que les protons et les neutrons ne pouvaient pas encore se former. Les chercheurs produisaient auparavant principalement ce plasma de quarks et de gluons par des collisions de noyaux lourds comme le plomb, et étudiaient la perte d'énergie des quarks ou gluons de haute énergie lors de leur propagation dans ce milieu.

Dans cette étude, le détecteur ALICE a mesuré la production de mésons π neutres dans les collisions oxygène-oxygène et a constaté que leur production était supprimée, un phénomène similaire à celui observé dans les collisions plomb-plomb. En comparant avec les collisions oxygène-proton comme témoin, les chercheurs estiment qu'il existe des signes de quenching de jets ou de perte d'énergie des partons dans les collisions oxygène-oxygène.

L'étude indique également que ces mesures montrent que, dans ces conditions, les particules subatomiques conservent un fort caractère de mouvement collectif, leur comportement se rapprochant davantage d'un liquide quasi parfait que d'un gaz dilué. Les résultats de ces recherches ont été publiés sur la plateforme de prépublication arXiv.