Pourquoi?

• Le Futur Collisionneur Circulaire (FCC) est l’approche qui a été jugée la plus efficace en termes de recherche pour étudier de manière approfondie la plus grande variété de sujets prometteurs en physique des particules.
• Ce choix fait suite à un rapport de conception conceptuelle du FCC qui avait a été soumis, en 2020, en contribution à la mise à jour de la Stratégie européenne pour la physique des particules. Suite à l’adoption de cette mise à jour par le Conseil du CERN en 2020, le CERN a été mandaté pour réaliser une étude de faisabilité technique et financière du FCC, afin d’être prêt pour qu’elle soit présentée lors de la prochaine mise à jour de la Stratégie, prévue pour 2027.
• En effet, peu de temps après la découverte par le LHC du boson de Higgs, la dernière particule non détectée prédite par le Modèle Standard qui décrit toutes les forces fondamentales connues à l’exception de la gravitation, une nouvelle stratégie a été définie pour la physique des particules en Europe. Le LHC est la seule installation au monde capable de fonctionner dans sa gamme d’énergie, et depuis la dernière mise à jour, il a été amélioré pour atteindre son énergie de conception maximale. En 2025, il devrait subir une autre mise à niveau qui augmentera considérablement le nombre de collisions qu’il peut produire. Pour s’appuyer sur ces réalisations, la nouvelle stratégie recommande la poursuite successive de deux types d’installations. La première étape du FCC serait un collisionneur électron-positron qui servirait d'”usine à Higgs”, une installation spécialement conçue pour étudier les bosons de Higgs. Cette installation serait ensuite convertie en un collisionneur proton-proton pouvant atteindre des énergies de collision allant jusqu’à 100 teraélectronvolts. Décrit par la Stratégie comme une “ambition” de la communauté européenne de physique des particules, un collisionneur proton-proton de cette envergure permettrait une recherche largement étendue de phénomènes à haute énergie non pris en compte dans le Modèle Standard.

Le principal objectif du CERN est la recherche fondamentale en physique des particules. Ce type de recherche produit des connaissances essentielles et répond ainsi à la curiosité humaine.

Les grandes avancées proviennent de nouvelles connaissances générées par la recherche fondamentale ; sans science fondamentale, il n’y a pas de science appliquée : ainsi, « l’équation fondamentale de la relativité générale [d’Albert Einstein] (…) a donné naissance à plusieurs applications concrètes, utilisées quotidiennement [comme] le GPS »  ; « [des] découvertes, qui forment la première révolution quantique, découlent un certain nombre d’applications encore utilisées aujourd’hui : les lasers, les circuits intégrés ou encore les transistors ».

Les outils et technologies développés pour mener à bien ces recherches peuvent avoir de nombreuses applications directes (par exemple imagerie médicale ou thérapie hadronique utilisée pour le traitement de certains cancers. Pour en savoir plus, cliquez ici

Ces technologies sont transférées à la société par les universités et instituts participant aux collaborations et par le CERN (par exemple dans des domaines allant de l’aérospatiale au patrimoine culturel, en passant par la santé, la sécurité et la protection de l’environnement).

Le collisionneur de particules est l’instrument scientifique que la communauté scientifique mondiale considère comme le plus prometteur en termes de perspectives de recherche et de variété de sujets d’étude en physique des particules moderne. Il permettrait notamment d’exploiter pleinement la découverte du boson de Higgs et d’étudier plus avant le Modèle standard.

La découverte par le CERN, en 2012, de la particule fondamentale appelée boson de Higgs a complété la théorie qui décrit le comportement de la matière visible de l’Univers (Modèle standard) et a ouvert un nouveau chapitre dans la recherche. Le boson de Higgs est un outil puissant pour la recherche d’une physique au-delà du Modèle standard. 

Depuis 2012, le LHC continue à produire des bosons de Higgs et les expériences du LHC poursuivront leurs recherches jusqu’en 2040 ; après cette date, des accélérateurs de particules plus puissants et plus précis seront nécessaires pour faire avancer la recherche ;

En effet, de nombreuses questions restent à étudier : nous savons par l’observation des phénomènes dans l’Univers que le Modèle standard n’est pas complet. Par exemple, bien que l’observation des galaxies ait prouvé l’existence de la matière noire, la particule élémentaire associée à cette matière noire n’a pas encore été découverte. L’absence d’antimatière dans un Univers dominé par la matière reste inexpliquée.

Répondre à ces questions nécessite des mesures plus précises. C’est ce que permettrait le collisionneur électron-positron FCC-ee. Le FCC serait alors l’installation au service de la recherche mondiale qui répondrait à ce besoin, jusqu’à la fin du XXI^e siècle.