Dans les coulisses
du Cern
Au cœur de la découverte scientifique
Le Cern (Conseil européen pour la recherche nucléaire) est l'un des plus grands et des plus prestigieux laboratoires scientifiques du monde.
Le LHC est un anneau de 27 km de circonférence. Il est formé de milliers d'aimants supraconducteurs et doté de structures accélératrices pour accroitre l'énergie des particules à chaque passage. Photo Le Progrès/ Cern
Le LHC est un anneau de 27 km de circonférence. Il est formé de milliers d'aimants supraconducteurs et doté de structures accélératrices pour accroitre l'énergie des particules à chaque passage. Photo Le Progrès/ Cern
Situé à cheval sur deux sites français et suisses (Ferney-Voltaire, dans l'Ain, et Meyrin, dans le canton de Genève), le Cern est surtout connu pour abriter le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde.
Créée en 1954, cette organisation européenne vise à mieux comprendre de quoi est fait l'Univers, et comment il fonctionne.
23
C'est le nombre d’États
membres du Cern
Un site et des équipements
exceptionnels
Le plus puissant accélérateur de particules
au monde
Le grand collisionneur de hadrons (LHC) est l'installation phare du Cern.
Il a été mis en service pour la première fois le 10 septembre 2008.
C’est un accélérateur de particules qui permet aux physiciens d’étudier les composants fondamentaux de la matière.
Enfoui entre 50 et 150 mètres sous terre, il est installé dans un tunnel circulaire de 27 kilomètres de circonférence formé d’aimants supraconducteurs et de structures accélératrices.
À l’intérieur, deux faisceaux de particules circulent à des énergies très élevées et à une vitesse proche de celle de la lumière, avant de rentrer en collision l’un avec l’autre…
Six détecteurs sont installés sur cet accélérateur
Ces détecteurs sont des appareils photo géants (21 m de long sur 15 m de haut), qui enregistrent les particules créées au cours des collisions. C’est une sorte de portes circulaires gigantesques faites de câbles et de microprocesseurs qui captent les collisions par milliards effectuées au sein du LHC.
Photo DL
Photo DL
Photo Le Progrès/ Cern
Photo Le Progrès/ Cern
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L'usine antimatière
Mise en service en 2000, l’usine antimatière du Cern est un décélérateur d’antiprotons d'une circonférence de 188 mètres.
Unique en son genre, il livre des antiprotons aux expériences qui étudient l’antimatière en profondeur pour déterminer s’il existe une différence entre celle-ci et la matière ordinaire.
Cette différence présente un intérêt extrême puisque les physiciens ne comprennent pas encore pourquoi l’Univers se compose de matière.
Le décélérateur d’antiprotons, machine unique en son genre, est aujourd’hui utilisé dans le cadre de plusieurs expériences qui étudient l’antimatière et ses propriétés. Par exemple, deux autres expériences s’apprêtent à étudier l’effet de la gravité sur l’antimatière.
Le centre de calcul
Il se trouve au cœur de l’infrastructure scientifique, administrative et informatique du Cern.
Indispensable, il permet au laboratoire d’accomplir l’une de ses missions principales : l’enregistrement des données.
C’est une salle aux travées immenses où 10 000 ordinateurs de 200 watts chacun ronronnent sous étroite surveillance.
On y trouve et 15 000 serveurs qui fonctionnent 24h/24h et 7j/7j.
Photo Le Progrès/Cern
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2 500
C'est le nombre de personnes qui travaillent sur le site
Les découvertes
L'identification du célèbre boson de Higgs
L’identification le 4 juillet 2012 du fameux boson marque l’histoire de la physique d’une pierre blanche.
Souvent dénommé « boson de Higgs », il est la seule manifestation visible du «champ de Higgs », un mécanisme qui explique pourquoi certaines particules sont dotées d’une masse et d’autres non.
Boson, surnommé la particule divine, a été découverte par les physiciens du Cern. La traque durait depuis des décennies.
La découverte s’est jouée au cœur du LHC. Le boson de Higgs, insaisissable car instable, était la pièce manquante à l’ouvrage construit par les physiciens pour décrire le monde de l’infiniment petit.
L’observation de la particule élémentaire résulte de la collaboration de très nombreux physiciens partout dans le monde, dont une bonne vingtaine à Lyon.
En effet, Lyon a été un maillon important dans la chaîne qui a permis de mettre à jour la particule puisque l’Institut de physique nucléaire de Lyon a contribué à la réalisation du trajectographe et du calorimètre, des appareils permettant de mesurer la trajectoire des particules et l’énergie des électrons et des gammas.
Photo Le Progrès/Cern
Photo Le Progrès/Cern
Peter Higgs, le « père » du boson, en visite en 2012 au Cern. Photo Le Progrès/DR
Peter Higgs, le « père » du boson, en visite en 2012 au Cern. Photo Le Progrès/DR
Avec la seconde exploitation du grand collisionneur de hadrons (LHC) en 2015, l’équipe de l’expérience Atlas a réalisé une performance inédite, qui démontre la puissance d’un tel système. Photo Le Progrès/Cern
Avec la seconde exploitation du grand collisionneur de hadrons (LHC) en 2015, l’équipe de l’expérience Atlas a réalisé une performance inédite, qui démontre la puissance d’un tel système. Photo Le Progrès/Cern
Une diffusion de lumière unique au monde
En 2017, des physiciens du Cern ont observé le premier signe direct de la diffusion lumière à haute énergie, un processus très rare dans lequel deux photons (des particules de lumière) interagissent et changent de direction.
« On n’a pas trouvé une chose aussi extraordinaire que le boson de Higgs, mais c’est magnifique ce qu’on a vu », s’enthousiasmait le physicien allemand, Andreas Hoecker, à propos de l’expérience menée au sein du grand collisionneur de particules (LHC).
« C’est comme si on avait voulu lancer l’un contre l’autre deux gros sacs de pommes de terre. Ça devait générer d’énormes débris, ou traces, comme on dit chez nous, au moment de la collision, poursuit Andreas Hoecker. Sauf que là, ils ne se sont pas vraiment percutés, ils ont interagi par leurs forces magnétiques. Et cette haute énergie a permis de créer une aire de particule anti-particule ! »
L’élément observé, normalement brutal, riche et complexe, est devenu soudain clair, limpide et pur, du fait de cette interaction électromagnétique.
Le WEB
Le World Wide Web est né au Cern. Il a été inventé par le scientifique britannique Tim Berners-Lee en 1989 alors qu’il y travaillait.
L’objectif était de répondre au besoin de partage d’informations entre scientifiques travaillant aux quatre coins du monde.
Le premier site web du Cern, et du monde entier, était dédié au projet World Wide Web et était hébergé sur l’ordinateur NeXT de Berners-Lee.
Le 30 avril 1993, le Cern a mis le logiciel World Wide Web dans le domaine public.
Plus tard, il a publié une version disponible avec une licence ouverte, un moyen plus sûr d’optimiser sa diffusion.
Ces actions ont permis au Web de s’épanouir.
Le Next Cube de 1988 1er serveur au monde au Cern et le 1er serveur web français au CCIN2P3 ordinateur ancien. Photo Le Progrès/Richard MOUILLAUD
Le Next Cube de 1988 1er serveur au monde au Cern et le 1er serveur web français au CCIN2P3 ordinateur ancien. Photo Le Progrès/Richard MOUILLAUD
Tim Berners-Lee, principal inventeur du World Wide Web; Photo Le Progrès/ Philippe JUSTE
Tim Berners-Lee, principal inventeur du World Wide Web; Photo Le Progrès/ Philippe JUSTE
1,050 milliard
C'est, en euros, le budget 2019
du Cern
Un peu d'histoire
Troisième session du Conseil provisoire d'octobre 1952. Photo Le Progrès/ archives CERN
Troisième session du Conseil provisoire d'octobre 1952. Photo Le Progrès/ archives CERN
Le 10 juin 1955, Felix Bloch, premier directeur général du CERN, posait la première pierre sur le site du Laboratoire sous l'oeil de Max Petitpierre alors Président de la Conféderation Hélvétique. Photo Le Progrès/ archives CERN
Le 10 juin 1955, Felix Bloch, premier directeur général du CERN, posait la première pierre sur le site du Laboratoire sous l'oeil de Max Petitpierre alors Président de la Conféderation Hélvétique. Photo Le Progrès/ archives CERN
Ouvert en 1976, le SPS utilise environ 800 aimants dipôles, de 6 m de long, pour courber le faisceau lors de son trajet. Photo Le Progrès/ Archives CERN
Ouvert en 1976, le SPS utilise environ 800 aimants dipôles, de 6 m de long, pour courber le faisceau lors de son trajet. Photo Le Progrès/ Archives CERN
Le plus grand accélérateur électron-position (LEP) jamais construit est mis en service au Cern en 1989. Photo Le Progrès/ Archives CERN
Le plus grand accélérateur électron-position (LEP) jamais construit est mis en service au Cern en 1989. Photo Le Progrès/ Archives CERN
Construction du Super collisionneur LHC
Construction du Super collisionneur LHC
Le fameux boson de Higgs, nom du célèbre physicien écossais Peter Higgs, a été découvert au Cern le 4 juillet 2012. Ce dernier avait dans un article cosigné le 15 septembre 1964 avec le Belge François Englert décrit l'existence d'une particule infime portant le nom du premier, le boson de Higgs. Mais c'est grâce aux travaux menés au sein du LHC en 2012 que leurs travaux ont été validés. Photo Le Progrès/ CERN
Le fameux boson de Higgs, nom du célèbre physicien écossais Peter Higgs, a été découvert au Cern le 4 juillet 2012. Ce dernier avait dans un article cosigné le 15 septembre 1964 avec le Belge François Englert décrit l'existence d'une particule infime portant le nom du premier, le boson de Higgs. Mais c'est grâce aux travaux menés au sein du LHC en 2012 que leurs travaux ont été validés. Photo Le Progrès/ CERN
Le Cern étudie la création d'un nouvel outil : le futur collisionneur circulaire (FCC). Ce complexe d’accélérateurs serait la prochaine grande installation de recherche, destinée à prendre le relais du LHC après 2035. Illustration CERN
Le Cern étudie la création d'un nouvel outil : le futur collisionneur circulaire (FCC). Ce complexe d’accélérateurs serait la prochaine grande installation de recherche, destinée à prendre le relais du LHC après 2035. Illustration CERN
1954 | La science au service la paix
Le Cern a été créé il y a 65 ans, dans le contexte de guerre froide où Américains et Soviétiques menaient de leur côté des recherches sur la physique nucléaire à des fins militaires.
La première résolution concernant la fondation d’un Conseil européen pour la recherche nucléaire est adoptée en décembre 1951, à Paris, lors d’une réunion intergouvernementale (12 pays) de l’Unesco.
A l’origine de cette initiative, un petit groupe de scientifiques visionnaires d'Europe et d'Amérique du Nord. En 1949, ils estiment que l'Europe dispose d'une infrastructure de recherche en physique.
Sa vocation : mener des travaux de recherche d’envergure autour de la physique des particules pour percer le monde complexe de la matière et des lois de l’Univers à des fins civils.
1955 | La première pierre
Félix Bloch, directeur général du Cern, pose la première pierre du siège du Cern, à Genève. Le recrutement du personnel débute.
1957 | Le premier accélérateur de particules
Le syndrocyclotron, premier accélérateur de particules, est construit. Il permet aux physiciens de procéder à leurs premières expériences dans le monde des particules.
1976 : Nouvelle construction
1976 marque l'année de construction du Super Proton Synchrotron (SPS) à 40 mètres de profondeur. Avec ses 7 kilomètres de circonférence, il offre un outil encore plus performant aux physiciens de la matière.
1989 | Un outil unique au monde
En 1989, le plus grand accélérateur électron-position (LEP) jamais construit est mis en service au Cern. Sa construction, proposée à la fin des années 1970, a nécessité environ 20 millions d'heures de travail.
Réalisée entre 1983 et 1988, cette construction a marqué le projet de génie civil le plus conséquent d'Europe. Le LEP a été arrêté le 2 novembre 2000 pour permettre la construction, dans le même tunnel, du grand collisionneur de hadrons (LHC).
2008 | Une courte mise en service
Le 10 septembre 2008 a été mis en service le LHC (Large Hadron Collider). Mais, dès le 19 septembre, un incident technique a nécessité l'arrêt de cet accélérateur de particules. Le LHC a été redémarré en 2009.
2012 | Une découverte historique
Le fameux boson de Higgs, qui a marqué l'histoire de la physique d'une pierre blanche, a été découvert au Cern le 4 juillet 2012.
2019 | Un nouvel outil annoncé
La découverte du boson de Higgs a ouvert une nouvelle voie à la recherche, dans la mesure où cette particule pourrait représenter une passerelle vers une nouvelle physique. Le Cern annonce la création d'un nouvel outil : le futur collisionneur circulaire (FCC).
Un projet à haute luminosité
Pour accroitre les performances du grand collisionneur de hadrons (LHC), le Cern travaille sur la construction d'un grand collisionneur de hadrons à haute luminosité.
Il devrait permettre d'accroitre le potentiel de découvertes après 2025.
L'objectif ? Augmenter la luminosité de 10 fois au-delà de la valeur nominale du LHC. De quoi permettre aux expériences d'accumuler environ dix fois plus de données sur la période comprise entre 2025 et 2035.
Ce LHC à haute luminosité devrait être opérationnel à partir de 2026. En 2013, il a été annoncé comme la priorité absolue de la stratégie européenne pour la physique des particules.
La première phase du projet a débuté en 2011. L'étude de conception s'est achevée en 2015 et les travaux de génie civil ont commencé en avril 2018.
Ce projet est dirigé par le Cern avec le soutien d'une collaboration internationale de 29 institutions dans 13 pays, dont les États-Unis, le Japon, et le Canada.
Photo CERN
Photo CERN
Cérémonie pour le démarrage des travaux du LHC à haute luminosité (HL-LHC) en juin 2018. Photo Le Progrès/CERN
Cérémonie pour le démarrage des travaux du LHC à haute luminosité (HL-LHC) en juin 2018. Photo Le Progrès/CERN
Les grandes figures du Cern
Fabiola Gianotti, directrice générale du CERN depuis le 1er janvier 2016 est la première femme à occuper ce poste. Cette Italienne a rejoint la communauté scientifique du CERN en 1994. Après avoir participé à de nombreuses recherches sur les détecteurs, c'est elle qui présente les résultats de la quête du boson de Higgs à l’occasion d’un séminaire qui s’est tenu au CERN le 4 juillet 2012.
Le physicien français, Georges Charpak, a reçu le prix Nobel de physique en 1992 pour ses travaux remarquables dans les techniques d'exploration des profondeurs de la matière. Aujourd'hui, beaucoup d'expériences de physique des particules utilisent de façon habituelle un détecteur s'appuyant sur le principe de la chambre proportionnelle multifils de Georges Charpak.
Dans cette archive de l'INA, interviewé à Genève, Georges Charpak évoque son parcours : son arrivée en France à l'âge de 7 ans, ses études, sa participation à la Résistance et la déportation à Dachau, son entrée dan le monde de la recherche au CERN.
En 1984, ce sont Carlo Rubbia et Simon van der Meer qui se voient décerner le Prix Nobel de physique pour « leur contribution décisive au grand projet qui a conduit à la découverte des particules de champ W et Z, portant l'interaction faible ».
Peter Higgs et François Englert ont reçu le Prix Nobel de physique en 2013. Leurs travaux ont permis de rendre visible le « champ de Higgs », un mécanisme qui explique pourquoi certaines particules sont dotées d’une masse et d’autres non.
En 1989, alors qu’il travaillait au CERN, Tim Berners-Lee présente une proposition pour un nouveau système de gestion de l’information pour le laboratoire : le World Wide Web. Considéré comme l’une des innovations informatiques les plus influentes de l’histoire, le World Wide Web est l’outil principal utilisé chaque jour par des milliards de personnes pour communiquer et accéder à des informations.
Fabiola Gianotti, directrice du Cern. Photo DR/CERN
Fabiola Gianotti, directrice du Cern. Photo DR/CERN
Le physicien français Georges Charpak. Photo Le Progrès/Philippe JUSTE
Le physicien français Georges Charpak. Photo Le Progrès/Philippe JUSTE
Carlo Rubbia, prix Nobel de physique en 1984 avec Simon van der Meer of CERN a également dirigé le Cern de 1989 à 1993. Photo DR/ CERN
Carlo Rubbia, prix Nobel de physique en 1984 avec Simon van der Meer of CERN a également dirigé le Cern de 1989 à 1993. Photo DR/ CERN
Le physicien britannique Peter Higgs (à droite) avec son homologue belge, François Englert, tous deux prix Nobel de physique. Photo Le Progrès/ Fabrice COFFRIN/ AFP
Le physicien britannique Peter Higgs (à droite) avec son homologue belge, François Englert, tous deux prix Nobel de physique. Photo Le Progrès/ Fabrice COFFRIN/ AFP
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