Les leçons de Grenade

May 29, 2019

Il y a près de 70 ans, avant la création du CERN, deux modèles étaient envisagés pour la collaboration européenne en physique fondamentale : l'un prévoyait d'ouvrir les installations nationales aux chercheurs de tout le continent, et l'autre de créer un nouveau centre de recherche, qui serait international et disposerait d'installations de rang mondial. Les discussions furent animées, jusqu'à ce que l'un des délégués fasse remarquer que les scientifiques iraient là où se trouveraient les meilleures installations.

C'est ainsi qu’est né le CERN, un laboratoire utilisant des accélérateurs visant à être toujours à l'avant-garde de la technologie, afin de rendre possible la recherche scientifique la plus pointue. Cette décision pleine de sagesse m'est revenue à l'esprit alors que j'assistais au symposium public de Grenade sur la stratégie européenne pour la physique des particules, ce mois-ci. Justement, l’une des conclusions de cette réunion très stimulante était que le rôle que doit jouer aujourd'hui le CERN est précisément de fournir à la communauté scientifique des accélérateurs et des installations d'expérimentation de rang mondial.

Le symposium a suscité un immense intérêt ; il a attiré plus de 600 participants, parmi lesquels de nombreux scientifiques des communautés de la physique nucléaire et de l'astrophysique des particules, ainsi que, bien sûr, des spécialistes de la physique des particules. Le dynamisme de notre discipline est apparu très clairement. En ce qui concerne l’énergie à atteindre, ce sont les collisionneurs d'hadrons envisagés qui permettraient le plus grand bond en avant pour une recherche directe d'une nouvelle physique. Les études de précision sur les interactions électrofaibles d'un niveau de précision de l’ordre de quelques pour cent, portant en particulier sur la particule de Higgs, permettraient d’aboutir à de meilleures sensibilités pour les échelles de masse similaires. Le LHC, et bientôt le LHC à haute luminosité, nous permettront de beaucoup avancer vers cet objectif de précision. Il est même remarquable de constater combien les expériences LHC ont fait mentir l’adage selon lequel les hadrons servent aux découvertes et les leptons à la précision – le LHC s'est imposé comme un outil de précision, ce qui constitue un élément déterminant pour le débat sur ce qui est à envisager pour l'avenir. Quel que soit le niveau de précision atteint par la physique des collisions proton-proton, il restera néanmoins insuffisant dans certains domaines. Pour comprendre pleinement la largeur absolue du Higgs, par exemple, un collisionneur de leptons sera nécessaire, et rien moins que quatre possibilités pour une telle machine ont été débattues. L'une des conclusions essentielles de ce débat est que, si nous voulons mener une exploration la plus complète possible, une seule installation ne sera pas suffisante. Le président de l'ACFA, Geoff Taylor, représentant à la réunion la perspective de la discipline sur le continent asiatique, a présenté une option possible, qui serait de construire en Asie un collisionneur de leptons, tandis que l'Europe s'attacherait à repousser les limites dans le domaine des collisions d'hadrons. 

L'intérêt pour les collisionneurs de muons a en outre été ravivé, notamment en raison de certains éléments nouveaux concernant le refroidissement des muons. Les récents progrès remarquables des accélérateurs utilisant des champs de sillage dans du plasma, parmi lesquels AWAKE au CERN, plaident pour des recherches supplémentaires dans ce domaine afin de rendre cette technologie exploitable pour la physique des particules.

Par ailleurs, les méthodes utilisées pour les recherches sur la matière noire sont nombreuses et elles constituent un volet important des discussions sur la physique hors collisionneurs, notamment en ce qui concerne l'utilisation de faisceaux uniques au CERN.

Le symposium de Grenade a été une sorte de réunion publique sur la physique. Il demeure toutefois clair pour tous que nous ne pouvons pas faire reposer nos plans pour le futur uniquement sur les technologies disponibles et sur l'intérêt des projets pour la physique, nous devons également prendre en considération des facteurs tels que les coûts et l'impact sur la société d’une future stratégie pour la physique des particules en Europe. Au vu de toutes les options technologiques disponibles et des questions qui demeurent ouvertes en physique, il n'y a aucun doute que l'avenir s’annonce prometteur. Le Groupe sur la stratégie européenne devra par contre relever un défi de taille, consistant à élaborer un scénario économiquement acceptable pour le proposer au Conseil du CERN en mars de l'année prochaine.

Il y a eu des appels à une diversification du CERN, afin que celui-ci fasse profiter de ses compétences d'autres domaines de la recherche, par exemple l'étude des ondes gravitationnelles : l’une des interventions a même comparé les interféromètres à des accélérateurs sans faisceaux. Cette vision des choses est tout à fait défendable du point de vue des technologies utilisées, et il est vrai que les technologies développées au CERN pour la physique des particules peuvent faire avancer d'autres domaines ; le CERN collabore déjà officiellement avec des organisations telles qu'ITER et l'ESS, qui bénéficient de nos innovations et de nos compétences spécialisées. Toutefois, pour moi, le message le plus fort à retenir de Grenade est le suivant : c'est précisément parce qu'il s'est attaché à rester à l'avant-garde de la physique des particules que le CERN a pu apporter des contributions à de nombreuses et diverses disciplines. Le CERN doit rester fidèle à cette conception fondamentale l’amenant à être un centre de rang mondial pour la technologie des accélérateurs. C'est le point de départ, et tout découle de là. 


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