Le Grand collisionneur de hadrons, ou LHC, est un accélérateur de particules : une machine qui accélère de minuscules particules et les fait entrer en collision. Son anneau principal mesure 26,7 kilomètres de circonférence et environ 8,5 kilomètres de diamètre. Il se trouve dans un tunnel souterrain près de Genève, traversant la frontière entre la France et la Suisse.

Taille

Le CERN, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire, exploite le LHC et donne pour la circonférence de l'anneau, c'est-à-dire la distance qui en fait le tour, une valeur de 26 659 mètres. L'anneau n'est pas un cercle parfait : il se compose de huit arcs courbes reliés par huit sections droites. Sa largeur d'environ 8,5 kilomètres résulte de la division de la circonférence par pi (environ 3,14) ; il s'agit donc d'une approximation assez précise.

Le tunnel lui-même est beaucoup plus étroit. Dans les sections courbes, son diamètre intérieur est de 3,7 mètres. Il se trouve entre 45 et 170 mètres sous la surface, sur un plan qui s'incline doucement vers le lac Léman.

La majeure partie de l'anneau est occupée par des aimants. Ses 1 232 aimants de courbure principaux mesurent chacun 15 mètres de long, ce qui représente au total environ 18,5 kilomètres, soit 69 % de l'anneau.

Comparaisons de taille

• L'anneau est presque aussi large que l'Everest est haut : environ 8,5 kilomètres de diamètre, contre les 8 849 mètres d'altitude de l'Everest.
• Un coureur parcourant un marathon, soit 42,195 kilomètres, ferait environ 1,6 fois le tour de l'anneau.
• Environ 240 terrains de football américain, longs chacun de 110 mètres, zones d'en-but comprises, tiendraient bout à bout sur son pourtour.
• Le tunnel est un peu plus de deux fois plus large qu'une personne de 1,7 mètre, et pourtant l'anneau qu'il forme est environ 2 300 fois plus large que le tunnel.

Ce qui se passe à l'intérieur

Deux faisceaux de particules, généralement des protons, parcourent l'anneau en sens opposés à l'intérieur de tubes séparés. Chaque faisceau effectue 11 245 tours de l'anneau par seconde, soit environ 300 000 kilomètres par seconde, une valeur très proche de la vitesse de la lumière.

Des aimants supraconducteurs, qui conduisent l'électricité sans perte d'énergie, guident les faisceaux dans les courbes. Pour fonctionner, ils sont refroidis à −271,3 °C, une température plus basse que celle de l'espace intersidéral. Les faisceaux sont amenés à entrer en collision en quatre points de l'anneau, où de grands détecteurs enregistrent les particules qui en jaillissent.

En 2026, le CERN présente le LHC comme l'accélérateur de particules le plus grand et le plus puissant au monde. En juillet 2012, les scientifiques du CERN ont annoncé la découverte du boson de Higgs. Cette découverte a confirmé une idée proposée pour la première fois en 1964 pour expliquer comment les particules fondamentales acquièrent leur masse.

Un tunnel construit pour une machine antérieure

Le tunnel a été creusé entre 1984 et 1989 pour un collisionneur antérieur, le Grand collisionneur électron-positron, ou LEP. Le LEP a fermé en 2000 pour libérer le tunnel destiné au LHC. Sa réutilisation a permis d'économiser le coût du creusement d'un nouveau tunnel.

Le Conseil du CERN a approuvé le LHC en décembre 1994. Il a été construit entre 1996 et 2008 et mis en service pour la première fois le 10 septembre 2008.

Sources

• The Large Hadron Collider. CERN.
• LHC Machine. Evans and Bryant, Journal of Instrumentation, 2008.
• President Xi Jinping and Nepalese President Bidya Devi Bhandari Exchange Letters to Jointly Announce New Height of Mount Qomolangma. Ministry of Foreign Affairs of the People's Republic of China, 2020.
• Marathon. World Athletics.
• 2026 Official Playing Rules of the National Football League. NFL, 2026.