Après le LHC, l'ILC ?

[jackbauer 2 13 860]

Après le LHC, les physiciens pensent déjà à un nouveau joujou ! Un des projets, l’ International linear collider (ILC), vient d’être présenté. Il est linéaire et fait 31 km de long !
Il existe d’autres idées, par exemple certains suggèrent de recycler le FERMILAB à Chicago, « pour y faire tourner des électrons dont l’interaction avec un laser de type ICAN créerait des photons gamma qui, eux-mêmes, en interagissant entre eux, engendreraient les fameux bosons« .
(Le Monde supplément science)

Chasse au boson : la course au gigantisme
SOURCE : ILC

La découverte d’une nouvelle particule, le boson de Higgs, au CERN grâce à l’accélérateur LHC (Large Hadron Colllider) en 2012 a parachevé l’édifice théorique décrivant le monde de l’infiniment petit. Tout en laissant bien des questions ouvertes. Et motivant les physiciens pour la construction d’une machine suivante. Celle-ci pourrait être l’International Linear Collider (ILC) dont les plans ont été rendus publics le 13 juin par une vaste collaboration de plus de cent universités d’une vingtaine de pays. L’ILC propulsera les uns contre les autres des électrons et leurs antiparticules, les positrons, jusqu’à des énergies de 250 GeV chacun (soit 500 000 fois l’énergie correspondant à la masse de ces particules). Souterraine, sa construction prendrait dix ans, pour un coût inférieur à 6 milliards d’euros. Le Japon est très motivé pour accueillir le futur géant. Même s’il est le plus mûr technologiquement, des alternatives existent, comme le CLIC (Compact Linear Collider), linéaire mais plus puissant, ou un projet d’accélérateur circulaire de 80 km de circonférence. Avant qu’une décision soit prise, la communauté des physiciens pourrait tout de même attendre la reprise d’activité du LHC à la fin de l’année 2014 et ses premiers résultats afin de mieux cerner les énergies pertinentes à atteindre.

[AlSvartr 2 994]

Il y a en effet de plus en plus de discussions pour savoir ce qu'on fera après le LHC. Et la question, au-delà de savoir si on a les budgets refaire un accélérateur, est d'abord ce qu'on veut en faire.

Et à ce titre il est encore bien trop tôt pour faire des choix, car un choix d'accélérateur détermine le type de physique que l'on veut regarder. Le choix du LHC de fonctionner sur des interaction pp était motivé par plusieurs facteurs: le fait que ce sont les constituents des protons qui interagissent entre eux (ce qui implique la possibilité de scanner une énorme gamme d'énergie collision et une grande variété de processus), et une luminosité énorme car il est trivial de produire de grande quantité de proton.

Passer à un collisionneur e+e- revient à changer complètement les motivations. D'abord parce que ces états initiaux sont jusqu'à preuve du contraire fondamentaux, donc l'énergie de collision est fixée à l'avance. Ca implique que l'on peut voir des processus impliquant des particules dont (en gros) la somme des masses est égale à cette énergie de collision. De deux le fait d'avoir un seul type d'état final implique que l'on se restreint à un plus faible nombre de processus. Par exemple pour le boson de Higgs h dans le Modèle Standard, on a essentiellement e+e- > Z h.

Tout cela mis ensemble, un collisionneur e+e- n'est pas une machine avec laquelle on va pouvoir scanner 500 modèles différents. Le LHC n'a pas été appelé 'the model killer' pour rien

Un tel collisionneur permet en revanche de faire des mesures de précision (couplages, largeur, etc...).

Donc avant de prendre de telles décision, je pense qu'il faudra encore un certain temps avant de décider où va aller l'argent, simplement parce qu'il faudra encore des années pour être à peu près certain qu'il nous est impossible de trouver quoi que ce soit en plus avec le LHC. Imaginons le cas ou on décide de construire l'ILC, les chantiers commencent, et au bout de 5 ans on s'aperçoit que le LHC commence à montrer des nouveaux états dont les couplages rendent un collisioneur e+e- peu utile pour étudier leur propriétés. Ca serait un catastrophe.

De toute façon, si on ne découvre rien d'autre que la nouvelle résonance à 125 GeV, je ne parierais pas 20 cents sur la construction d'un nouvel accélérateur à 6 milliards de dollar, quel qu'il soit.

Simon

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 19-06-2013).]

[vaufrègesI3 15 212]

Salut Simon ..

AlSvartr > "De toute façon, si on ne découvre rien d'autre que la nouvelle résonance à 125 GeV, je ne parierais pas 20 cents sur la construction d'un nouvel accélérateur à 6 milliards de dollar, quel qu'il soit."

C'est clair !!

Bien sûr la "Big sciences" se heurte de plus en plus aux réalités économiques et, de plus et par nature, aux multiples difficultés et incertitudes de résultats relatifs à des objectifs de recherche de plus en plus complexes..

Et pour le projet "ILC", hors de l'aspect financier et même s'il est nécessaire d'anticiper, aujourd'hui il est sans aucun doute urgent d'attendre avant d'aller beaucoup plus loin..

[jackbauer 2 13 860]

C’est certain, le passage en 2015 du LHC à des énergies de 14 Tev va peut-être apporter des choses radicales, à même d’influer les prises de décisions concernant un éventuel successeur encore plus puissant…
Une des pistes ne pourrait-elle pas être le PREON, cet hypothétique constituant des quarks ?
Il y a justement un long article sur le sujet dans le dernier n° de Pour la science (signé par Don Lincoln, directeur du FERMILAB, qui est en train de passer au peigne fin les données pour trouver des indices de son existence…)

La "communauté" du LHC y pense t-elle sans trop le claironner ?

[AlSvartr 2 994]

Salut

Vaufrège: oui c'est sûr qu'il faut anticiper, de toute façon le développement de nouvelles technique n'est jamais perdu. Si on prend CLIC par exemple, ça fait plus de 10 ans que la technique d'accélération des électrons est en développement [En 2003 il construisaient leur accélérateur sur une table, avec des cavités accélératrice d'1 ou 2 cm de large, puis un ou deux ans plus tard c'est passé à 3 ou 4 mètres de long c'était assez intéressant de voir cette l'évolution :-)]. Si jamais le projet n'est pas mené à son terme, je suis convaincu que bien d'autre domaines, par exemple le médical, y trouveront leur compte.

Jackbauer: Pour le Preon, faut que je regarde de plus près le genre de phéno nécessaire à une telle recherche, en particulier quel impact a la présence d'un scalaire ou d'un spin 2 à 125 GeV sur ce genre de modèle.
En tout cas du côté de CMS je ne pense pas avoir vu la moindre analyse y ayant trait. Côté ATLAS je ne sais pas.

a+

Simon

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 20-06-2013).]

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 20-06-2013).]

[jackbauer 2 13 860]

Article paru dans le supplément Science du Monde de ce mercredi :

[barnabé 444]

ILC CLIC et d'autres moyens qui représentent des investissements lourds .....tout cela semble t-il pour "une piste espérée vers une autre physique"....Mais j'espère que les décideurs ont une idée un peu plus précise que ça sur ce qu'ils espèrent obtenir avec ces machines....Moi qui en suis à mon second message sur ce forum, je serais très content si quelqu'un pouvait perdre un peu de son temps pour m'expliquer.

[vaufrègesI3 15 212]

Ce qui est clair, c'est qu'avant de construire un machine quelconque, il faudra bien préciser ce qu'on cherche exactement.. C'est ce que Rolph Heuer appelle "un défi scientifique clair", comme le Higgs l'avait été pour le LHC.. et pour l'heure on en est pas encore là..

Tout le monde parle d'une "nouvelle physique", mais aujourd'hui personne n'est encore en mesure de déterminer la piste à suivre pour l'atteindre. Le LHC va redémarrer en espérant se rapprocher désormais de l'énergie de collision nominale prévue initialement (14 TeV).. On espère que les améliorations apportées au LHC (à plusieurs niveaux) permettront d'ouvrir d'autres perspectives, inédites.. Mais ce sera certainement très long et compliqué..

[Ce message a été modifié par vaufrègesI3 (Édité le 13-02-2014).]

[Superfulgur 16 151]

14 Tev : on pense atteindre ça quand, 2016, plus tard ?

[vaufrègesI3 15 212]

14 TeV EN 2016 ?.. Peut-être bien qu'oui, peut-être bien qu'non..
Simon, s'il n'est pas tenu de la boucler , pourrait nous en dire un mot..

Pour l'heure, en avril 2015, il semble que le LHC redémarrera en montant progressivement jusqu'à 13 TeV (contre 8 TeV en 2012) et c'est déjà pas mal. Il fonctionnera pendant 3 ans, ce qui devrait permettre de récolter 4 à 5 fois plus de données qu’en 2011-12. Après un nouvel arrêt d’un an le LHC devrait fonctionner entre 2019 et 2021 à la même énergie mais avec une luminosité encore plus grande, ce qui permettra de tripler le nombre de données récoltées entre 2015 et 2018...

Actuellement, entre autres ils travaillent à renforcer les interconnexions entre les aimants supraconducteurs (celles qui avaient pété en 2009).. Ils sont dans les temps. Voir ici :

http://home.web.cern.ch/fr/about/updates/2014/02/pictures-access-last-lhc-splice

""Seuls les prochains résultats du LHC seront en mesure d'indiquer les pistes des recherches à suivre dans l'avenir, et le type d'accélérateur le plus adapté", selon Sergio Bertolucci, directeur de la recherche et de l'informatique au CERN.

[AlSvartr 2 994]

Je suis pas tenu de la boucler concernant l'énergie de collision en 2016 tout simplement parce que pour le moment on en sait rien Tout dépendra de la capacité des machines à permettre les courants nécessaires dans les dipôles et à garder des faisceaux stables et bien focalisés, tout en les remplissant de suffisamment de protons. Et en effet pour démarrage en 2015 le scénario à 13 TeV et 25ns entre les bunch crossing est le plus probable, avec l'option de revenir à un bunch crossing the 50ns (ce qui serait très emmerdant...) si il y a trop de soucis à 25ns.

Faut aussi voir que tourner à 13 et 14 TeV ne provoquera pas une différence flagrande au point de vue physique. Ca induit une petite augmentation des sections efficaces, et donc de la statistique, mais est-ce que le jeu en vaut la chandelle? Je n'en suis personnellement pas certain, il y a pas mal d'arguments pratiques en défaveur de ce changement.

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 16-02-2014).]

[vaufrègesI3 15 212]

AlSvartr > "..est-ce que le jeu en vaut la chandelle?"

1 TeV de plus ou de moins, à ce niveau en effet ça ne doit pas être déterminant je suppose..
J'ai perso encore un petit doute sur la capacité du bazar à fonctionner à 13 TeV, même si les responsables semblent très confiants.
Ils étaient confiants aussi en 2008 jusquà ce que deux aimants fondent et que l'hélium envahisse le tunnel ...

[Ce message a été modifié par vaufrègesI3 (Édité le 17-02-2014).]

[AlSvartr 2 994]

"J'ai perso encore un petit doute sur la capacité du bazar à fonctionner à 13 TeV, même si les responsables semblent très confiants."

A quel niveau as tu des doutes? Il est évident que personne n'a oublié ce qui s'est passé en 2008, et comme le CERN ne peut simplement pas se permettre un tel accident une deuxième fois, tout est mis oeuvre pour que le démarrage se passe au mieux.

[vaufrègesI3 15 212]

Fais pas attention Simon , rien de précis, juste un peu d'inquiétude.. 13 ou 14 TeV c'est vertigineux en rapport de l'énergie déjà expérimentée..

Rappel des faits antérieurs : En 2008, lors de la montée en énergie une résistance anormale s'est produite au niveau d'une connexion entre deux aimants. L'échauffement résultant a fait fondre l'enceinte d'hélium dont deux tonnes se sont répandues dans le tunnel. De plus des dizaines d'aimants étaient carrément arrachés du sol sur 700m : 30 aimants à remplacer, 23 à réparer... Par ailleurs de la suie avait souillé le tube sous vide sur... quatre kilomètres...
Comme si ça ne suffisait pas, on a découvert ensuite des fuites de vide dans plusieurs secteurs sur des stabilisateurs en cuivre délestant les circuits électriques en cas de surchauffe.

Tu sais bien mieux que moi Simon qu'il s'agit là d'une machine aux dimensions hors normes, la plus grande du monde en fait, et sans aucun doute la plus complexe. Avec, entre autres 1252 aimants dipolaires supraconducteurs de 15 mètres de long refroidis à l’hélium superfluide à -271°C. Surtout, le LHC est un concept totalement nouveau et non expérimenté encore aux niveaux d'énergies désormais envisagés en 2015 : Il est son propre prototype en quelque sorte..

Bref, il est clair qu'avec ce monstre on a poussé jusqu'aux limites les possibilités de la technologie actuelle.

Robert Aymar, ex-directeur général du CERN (et qui avait présidé le comité scientifique international chargé d'évaluer le projet LHC), avait déclaré à l'époque : "Le LHC est un instrument si gigantesque et d'une telle complexité que nous sommes toujours à la merci d'une erreur"..

[AlSvartr 2 994]

Bien évidemment que ça reste un défi au jour le jour de faire fonctionner l'ensemble, pas seulement la chaine d'accélérateurs et de dipôles, mais aussi les détecteurs. Et il y a TOUJOURS un risque d'accident, que ça aille d'incidents mineurs à des catastrophes comme celles de 2008. Le seule chose que l'on peut dire en étant raisonnable, c'est qu'on a tendance à retenir les leçons, et que les contraintes actuelles concernant le matériel et ses vérifications sont bien plus importantes qu'avant.

Après, c'est certain qu'au démarrage du Run 2, on aura tous quelques sueurs froides

[Kirth 4 250]

quote:

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on a découvert ensuite des fuites de vide dans plusieurs secteurs

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C'est pénible ce vide qui a tendance à fuir partout. Et après pour aller le chercher, tiens, bernique! C'est que c'est petit le vide, faut vraiment être monté fin...

[vaufrègesI3 15 212]

Pénible là le montalibanais.. montalbiniais.. montalmachins.. pffff...

Ignorant !.. "Fuite de vide".. c'est rigolo en effet, mais ce sont les termes consacrés dans ce cas de figure..

J'espique Alex :

Au delà du tube de faisceaux, l’autre utilisation essentielle du vide au LHC vient de ses propriétés isolantes. De nombreux composants du LHC (en particulier les aimants qui contrôlent la taille des faisceaux et leurs trajectoires) sont supraconducteurs et ont donc une température de fonctionnement très basse (de l’ordre de -269°C). L’intérêt d’utiliser le vide comme isolant est évident. On peut ainsi minimiser la quantité de chaleur apportée par l’environnement à l’accélérateur.

Pas le vide absolu hein, comme au bistrot.. non non, ça c'est impossible ...

En 2008, les "fuites de vide" en question ont été décelées dans deux secteurs refroidis à 80 Kelvin (-193°C) de l’anneau du LHC. Elles provenaient dans les deux cas d’un tuyau flexible du circuit de transport de l’hélium liquide qui a laissé passer de l’hélium dans le vide d’isolation (mais pas dans le tube à faisceau).

http://cds.cern.ch/journal/CERNBulletin/2009/34/News%20Articles/1195726?ln=fr