L’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) a annoncé la fermeture du Grand collisionneur de hadrons (LHC) pour une durée de quatre ans, à compter du 29 juin 2026. Selon Numerama, cette pause, baptisée « Long shutdown 3 » (LS3), marque le début d’une vaste campagne de modernisation visant à transformer l’instrument phare du CERN en une version à haute luminosité, le HL-LHC. Une procédure similaire avait déjà été engagée en 2015 et 2018, mais cette fois, la durée de l’arrêt est doublée, reflétant l’ampleur des travaux prévus.

Ce qu'il faut retenir

  • Le LHC, tunnel de 27 kilomètres situé à la frontière franco-suisse, fermera définitivement ses portes le 29 juin 2026 pour une période de quatre ans.
  • Cette fermeture, appelée LS3, permettra de moderniser l’accélérateur pour en faire un HL-LHC (High Luminosity LHC), dont la luminosité sera multipliée par dix.
  • Les travaux porteront notamment sur un tronçon de 1,2 kilomètre, où seront installés des aimants plus puissants (jusqu’à 12 teslas), des cavités de déviation de faisceaux et un système de cryogénie ultra-froid (1,8 kelvin).
  • Le projet, financé depuis 2011, vise à multiplier par dix la quantité de données collectées, notamment pour étudier des phénomènes physiques rares comme le boson de Higgs.
  • Le HL-LHC devrait produire 380 millions de bosons de Higgs, contre 55 millions depuis le début des expériences en 2010.
  • Mark Thomson, directeur du CERN, qualifie ce chantier de « plus important de ces vingt dernières années » pour l’organisation.

Un colosse de la physique en pleine mutation

Le LHC, souvent cité parmi les constructions scientifiques les plus impressionnantes au monde, est un accélérateur de particules de près de 27 kilomètres de long, enfoui à 100 mètres sous terre entre la France et la Suisse. Selon Numerama, son rôle est de propulser des noyaux atomiques à une vitesse proche de celle de la lumière avant de les faire entrer en collision. Ces chocs génèrent des conditions extrêmes, permettant aux physiciens d’étudier les constituants fondamentaux de la matière et de percer les secrets de l’Univers.

Cependant, après plus de dix ans d’exploitation intensive, le LHC doit désormais subir une transformation majeure. La décision de fermer l’installation pendant quatre ans n’a rien d’exceptionnel : elle s’inscrit dans la logique des « arrêts longs » (LS) du CERN, conçus pour améliorer les performances des accélérateurs. « Ces périodes de maintenance sont essentielles pour maintenir la compétitivité du LHC face aux enjeux scientifiques actuels », précise Numerama. Les précédents arrêts, en 2015 et 2018, avaient duré deux ans chacun, mais le LS3 se distingue par son ampleur inédite.

Le HL-LHC : une révolution dans la collecte de données

Le cœur des travaux réside dans la conversion du LHC en HL-LHC, où la luminosité — un indicateur clé mesurant le nombre de collisions produites par seconde — sera considérablement augmentée. Concrètement, cela signifie que l’accélérateur pourra détecter davantage de phénomènes rares ou mesurer avec une précision accrue les interactions déjà observées. « La haute luminosité permet de voir ce qui échappait jusqu’ici à nos instruments », explique Numerama.

Parmi les innovations prévues, les techniciens du CERN remplaceront des composants internes sur une portion cumulée de 1,2 kilomètre. Plusieurs éléments clés seront modifiés, à commencer par les aimants supraconducteurs, dont le champ magnétique passera de 8 à 12 teslas. Ces aimants, plus puissants, permettront de courber davantage les trajectoires des particules, augmentant ainsi le nombre de collisions. Des cavités radiofréquences, destinées à incliner les faisceaux pour optimiser les chocs, seront également installées, ainsi qu’un système de cryogénie capable de refroidir les circuits à -271,35 °C, soit seulement 1,8 kelvin au-dessus du zéro absolu.

Des enjeux scientifiques et techniques colossaux

Le projet HL-LHC, dont le financement a été acté dès 2011, s’étale sur plus d’une décennie. Les travaux préparatoires, entamés il y a plusieurs années, ont déjà connu quelques retards, typiques des chantiers de cette envergure. Pourtant, l’objectif en vaut la peine : multiplier par dix le volume de données collectées. Pour donner une idée de l’échelle, le HL-LHC pourrait produire jusqu’à 380 millions de bosons de Higgs durant toute sa période d’exploitation, contre environ 55 millions depuis le début des expériences en 2010. Cette avancée est cruciale pour approfondir la compréhension du boson de Higgs, particule découverte en 2012 par les équipes du LHC et qui a révolutionné la physique des particules.

Mark Thomson, directeur du CERN, a souligné l’ampleur du chantier lors d’une conférence de presse : « Le LS3 représente le plus gros investissement technique et humain que le CERN ait engagé depuis vingt ans. » Les équipes devront notamment remplacer des kilomètres de câbles, installer de nouveaux détecteurs et moderniser les infrastructures existantes, le tout sans altérer la structure en béton du tunnel principal, préservée pour garantir la stabilité de l’accélérateur.

Une pause nécessaire pour des découvertes futures

Si la fermeture du LHC à partir du 29 juin 2026 peut sembler paradoxale — comment avancer la science en stoppant l’instrument qui la fait progresser ? — elle s’inscrit en réalité dans une logique de progression continue. Les périodes de maintenance permettent non seulement de réparer les équipements usés, mais aussi d’intégrer des technologies de pointe qui repousseront encore les limites de la connaissance. « Sans ces arrêts, le LHC ne pourrait pas rester à la hauteur des défis actuels, comme l’étude de la matière noire ou la recherche de nouvelles particules », rappelle Numerama.

Les retombées ne se limiteront pas à la physique fondamentale. Les innovations développées pour le HL-LHC pourraient, à terme, trouver des applications dans d’autres domaines, tels que la médecine ou l’industrie. Par exemple, les aimants supraconducteurs, déjà utilisés en imagerie médicale, pourraient bénéficier de ces avancées technologiques.

Et maintenant ?

Une fois les travaux achevés en 2030, le HL-LHC reprendra ses activités avec une capacité de collecte de données décuplée. Les premières collisions à haute luminosité devraient avoir lieu dès 2031, ouvrant la voie à une nouvelle ère d’expérimentations. D’ici là, les physiciens du CERN se concentreront sur l’analyse des données accumulées avant l’arrêt, tandis que les équipes techniques finaliseront les derniers ajustements. Le HL-LHC devrait fonctionner jusqu’en 2040, date à laquelle un nouvel accélérateur, encore à l’étude, pourrait prendre le relais.

Avec ce projet, le CERN confirme son statut de leader mondial en physique des particules. Le HL-LHC ne se contentera pas d’améliorer les performances du LHC : il pourrait révéler des phénomènes insoupçonnés, repoussant une fois de plus les frontières de la science.

Cette fermeture, appelée « Long shutdown 3 » (LS3), permet de réaliser des travaux de modernisation majeurs pour transformer le LHC en HL-LHC (High Luminosity LHC). Ces améliorations, qui concernent notamment les aimants et les détecteurs, sont indispensables pour augmenter la luminosité de l’accélérateur et multiplier par dix la quantité de données collectées.

Parmi les innovations figurent des aimants plus puissants (jusqu’à 12 teslas), des cavités de déviation de faisceaux et un système de cryogénie ultra-froid (-271,35 °C). Ces modifications permettront d’augmenter la luminosité de l’accélérateur et donc le nombre de collisions observables.