« La Chine va construire un LHC de 100 km de circonférence »

La Chine envisage sérieusement de construire un équivalent du LHC de 100 kilomètres de circonférence et semble bien décidée à réaliser, déjà à l’horizon 2030, un collisionneur électron-positron de taille équivalente en prélude, comme l’avaient fait les Européens avec le LEP. 

La Chine vient de faire savoir qu’elle avait toujours l’intention de ravir aux Européens le leadership dans la course aux hautes énergies en physique des particules. Déjà en 2012, juste après l’annonce de la découverte du boson de Brout-Englert-Higgs (BEH), elle avait annoncé qu’elle se lançait dans des études préliminaires pour la construction d’un collisionneur circulaire de taille supérieure au LEP (Large Electron Positron collider), un grand collisionneur électron-positron de 27 km de circonférence, en fonction de 1989 à 2000 dans le tunnel où l’a remplacé par la suite le LHC.

D’une circonférence de 50 à 70 km, le Circular Electron Positron Collider (CEPC) chinois était prévu pour faire des collisions entre faisceaux d’électrons et d’anti-électrons à des énergies de 240 GeV. Un bilan de six années de recherche vient d’être publié, laissant entendre que la circonférence envisagée était maintenant de 100 km et que des prototypes de certains éléments de la machine allaient vraiment être construits. Les travaux pour les infrastructures du CEPC devraient débuter en 2022 avec une inauguration à l’horizon 2030.

Si cette feuille de route aboutit, les Chinois disposeront donc, dans un premier temps, d’une usine capable de produire en 10 ans environ un million de bosons BEH, 100 millions de bosons W et mille milliards de bosons Z. Tout comme pour le LEP, le CEPC serait ensuite démantelé pour laisser la place au Super proton proton Collider (SPPC), un équivalent du LHC de 100 km de circonférence produisant des collisions à 70 TeV (70.000 GeV).

Les Européens ont, eux aussi, dans leur carton des études pour un LHC de 100 km de circonférence. Un projet, non pas de collisionneur circulaire mais linéaire d’électrons et de positrons, a déjà été mené à son terme pour des études préliminaires depuis des années et attend un feu vert pour être construit. Il s’agit de l’International Linear Collider (ILC). Les Japonais en particulier s’y sont très impliqués.

Des nouvelles particules hors de portée même avec un SPPC ?

On peut se demander aujourd’hui si la construction de ces machines est bien sérieuse.

Déjà en 2016, le physicien chinois Chen-Ning Yang – célèbre physicien pour avoir décroché avec son collègue Tsung-Dao Lee le prix Nobel de physique pour ses travaux sur la violation de la parité en physique des particules et avoir été à l’origine des fameuses théories de Yang-Mills à la base de toute la physique du modèle standard – avait fait savoir qu’il n’était pas favorable à la réalisation du SPPC.

Bien que l’on puisse nuancer et même réfuter certaines des critiques faites par Yang pour la construction des deux machines, comme l’expliquait le physicien et mathématicien John Baez, on ne peut s’empêcher de pencher en faveur de Yang.

En effet, au moment où le LHC est entré en service, on avait de multiples et bonnes raisons de s’attendre à une révolution majeure en physique fondamentale. En effet, plusieurs arguments théoriques très crédibles laissaient espérer la découverte, en quelques années tout au plus, de nouvelles particules prédites par la théorie de la supersymétrie, la théorie des cordes et surtout la production de minitrous noirs s’évaporant par effet Hawking à des énergies de l’ordre de quelques TeV.

Le LHC a fait de façon routinière des collisions à 13 TeV, avec une luminosité de faisceaux déjà élevée… et aucune nouvelle particule n’a montré ne serait-ce que le bout de son nez. Nous n’avons pas d’arguments théoriques laissant espérer vraiment des nouvelles particules au-delà de 10 TeV, à part quelques-unes prédites par la split supersymmetry, mais des résultats d’expériences récentes sur le moment dipolaire des électrons sont plutôt une douche froide à cet égard. Pire, la faible masse du boson de BEH laisse entendre que le modèle standard pourrait bien être valable jusqu’à l’énergie de Planck, ce qui veut bien dire qu’aucune nouvelle physique ne devrait apparaître dans les collisionneurs que pourrait construire l’humanité, ou pour le moins aucune nouvelle particule.

On peut donc légitimement se demander, en l’absence de nouveaux arguments théoriques et expérimentaux et devant la crise à laquelle l’humanité est confrontée avec le réchauffement climatique, l’énergie et les ressources, si des milliards ne seront pas mieux utilisés pour la mise au point de nouveaux réacteurs nucléaires, par exemple au thorium. Il est vrai cependant que la Chine s’est aussi engagée dans ce type de recherche.

Sources

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