Large Hadron Collider - Définition
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Le coût du LHC
Avec son budget de 9 milliards de dollars, le LHC est l'expérience scientifique la plus onéreuse de l'histoire.
Les détecteurs
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Lors de la construction du tunnel du LEP, huit grandes cavités avaient été aménagées afin d'abriter un détecteur de grande taille. Ces cavités étaient surmontées d'un tunnel vertical afin d'y descendre l'instrumentation du détecteur. Quatre de ces emplacements abritaient les détecteurs du LEP (ALEPH, DELPHI, OPAL et L3). Certains ont été réutilisés pour les quatre grands détecteurs du LHC, ATLAS, CMS, ALICE et LHCb.
À ceux-ci se sont par la suite greffées deux autres détecteurs, de taille plus modeste, TOTEM (en) et LHCf (en). Ces derniers se distinguent également par le fait qu’ils n’analysent pas le résultat des collisions frontales entre particules : en fait, ils s’intéressent à ce qu’on appelle les « particules à petits angles », c’est-à-dire les particules qui se sont simplement effleurées lors du croisement des paquets, et ont ainsi été déviées de leurs trajectoires sans entrer en collision.
Les détecteurs équipant le LHC sont donc ATLAS, CMS, TOTEM, LHCb, ALICE et LHCf. Les deux premiers, basés sur des solutions technologiques différentes, étudieront la physique des particules, en particulier la recherche du boson de Higgs et des particules supersymétriques. TOTEM, de taille plus modeste, est dédié à la mesure de la section efficace des protons. LHCb étudiera la violation de la symétrie CP par l'intermédiaire de particules produites lors des collisions proton-proton et contenant un quark b (d'où son nom). ALICE étudiera la physique nucléaire dans le mode de collision d'ions lourds. Enfin, LHCf, également de taille modeste, sera dédié à l'étude des particules produites dans un angle très petit de la trajectoire des protons incidents, permettant ainsi de mieux appréhender le phénomène d'interaction des rayons cosmiques de très haute énergie avec la haute atmosphère terrestre
| Octant | Nom | Description | Ancien détecteur du LEP |
|---|---|---|---|
| 1 | ATLAS | Détecteur de particules par plusieurs couches concentriques de calorimètres. 46 m de long, 25 m de large, 25 m de haut. Masse : 7000 tonnes. | — |
| 1 (à 140 mètres de part et d’autre d'ATLAS) | LHCf | Étude des particules produites « vers l'avant », afin de simuler les effets des rayons cosmiques. Deux détecteurs de 30 cm de long, 10 cm de large, 80 cm de haut. Masse : 2×40 kg. | — |
| 2 | ALICE | Détecteur d'interactions entre ions lourds. 26 m de long, 16 m de large, 16 m de haut. Masse : 10 000 tonnes. | L3 |
| 3 | — | Entretien du faisceau | |
| 4 | — | — | ALEPH |
| 5 | CMS | Spectromètre compact de muons. 21 m de long, 15 m de large, 15 m de haut. Masse : 12 500 tonnes. | — |
| 5 (de part et d’autre du CMS) | TOTEM | « Télescope » mesurant la section efficace entre 2 protons à 14 TeV. Plusieurs éléments de 5 m de large et de haut maximum, répartis sur 440 m. Masse totale : 20 tonnes. | — |
| 6 | — | Purge du faisceau | OPAL |
| 7 | — | Entretien du faisceau | — |
| 8 | LHCb | Mesures des asymétries entre matière et antimatière. 21 m de long, 13 m de large, 10 m de haut. Masse : 5600 tonnes. | DELPHI |
L'injection des faisceaux se fait entre les octants 1 et 2 et les octants 1 et 8 (c'est-à-dire entre les détecteurs ALICE et ATLAS d'une part et LHCb et ATLAS d'autre part).