10 ans du Prix Nobel : le futur du Grand collisionneur de hadrons (LHC) pour "tester la théorie de façon plus fine"

Le physicien Pascal Vanlaer travaille depuis 1993 dans le cadre de l'expérience "Compact Muon Solenoid" (CMS). CMS est un détecteur qui vise à faire passer la physique fondamentale de la théorie à la pratique, comme a pu le démontrer la découverte du boson H. CMS est installé auprès d'une super-machine : le Grand collisionneur de hadrons (LHC). Cet accélérateur de particules mis en fonction en 2010 au CERN, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire, est le plus puissant jamais construit à ce jour... "et le sera certainement encore plus lorsque les améliorations sur lesquelles travaillent les ingénieurs du CERN seront mises sur pied", souligne Pascal Vanlaer.

"Le boson de Brout-Englert-Higgs intervient lorsque l'on essaye d'expliquer pourquoi les particules ont une masse", rappelle-t-il. "Après sa découverte concrète au CERN en 2012, le boson apparaît bien tel que prédit par la théorie proposée par Englert et Brout et Higgs en 1964. Mais les mesures des propriétés du boson ne sont pas encore très précises. De plus, certaines des prédictions de la théorie n'ont pas encore pu être testées. Par exemple, la façon dont le boson H interagit avec lui-même n'a pas encore été observée. C'est l'une des grandes questions encore ouvertes. Enfin, il se peut que l'étude précise du boson H apporte des informations sur d'autres problèmes, comme la nature de la matière noire, la prédominance de la matière sur l'antimatière..."
 

Une large équipe internationale

C'est pourquoi l'accélérateur de particules et les détecteurs actuels doivent être améliorés, ce qui est possible avec les technologies d'aujourd'hui. Il est en effet prévu qu'en 2029 le LHC entre dans sa phase de haute luminosité, une phase durant laquelle l'intensité des faisceaux - et donc le nombre de collision des protons - se démultiplierait pour augmenter la précision des données. "Nous travaillons donc à améliorer les éléments du détecteur CMS avec une équipe inter-universitaire belge", explique Pascal Vanlaer.
"Cette équipe collabore avec un ensemble de chercheurs internationaux : au total, nous sommes plus de 4.000 personnes à travailler sur ce projet. A Bruxelles, nous construisons environ 1.600 capteurs qui équiperont la partie centrale de CMS, toute proche du point de collision. Ces capteurs fourniront des données à partir de 2029."

Pour préparer l'analyse de ces données futures, tout un travail en amont est en cours. "Je travaille avec d'autres chercheurs sur la sélection d'une catégorie d'évènements qui permettront, entre autres, de tester la théorie de Brout, Englert et Higgs de façon plus fine", ajoute-t-il. "Nous explorons des techniques d'intelligence artificielle pour parvenir à faire le tri entre les évènements qui nous intéressent et les bruits de fond." Une interaction entre théorie et expérimentation que la découverte du boson scalaire a rendu encore plus essentielle qu'auparavant.