Les accélérateurs du CERN

Le CERN est situé sur la frontière franco-suisse aux environs de Genève (figure ).

Figure: Vue du CERN, du LHC et de CMS.

Les principaux accélérateurs du CERN sont le PS (Proton Synchrotron) mis en service en 1959, le SPS (Super Proton Synchrotron) mis en service en 1976 et pour finir le LEP (Large Electron-Positron collider) construit entre 1983 et 1988. Le SPS a produit les premiers bosons de jauge massifs ($W^\pm$ et $Z^0$) en 1983. Le LEP (Large Electron-Positron collider) a permis jusqu'en 2000 de tester le modèle standard et de mesurer ses paramètres avec une excellente précision. Le LEP a aussi ouvert la voie vers la découverte d'une nouvelle physique. Mais le LEP est resté limité en énergie (208 GeV dans le centre de masse atteint en octobre 2000) et en luminosité, alors que la nouvelle physique pourrait se situer, d'après la théorie, à une échelle d'énergie de l'ordre du TeV.

Il était donc naturel de ne pas s'arrêter là et de construire un nouvel accélérateur permettant d'atteindre ces énergies et d'accumuler suffisamment de statistique : le LHC (Large Hadron Collider). Le choix de faire des collisions hadroniques a été imposé par la contrainte suivante: dans l'optique de conserver le tunnel du LEP, la technologie actuelle ne nous permet pas de compenser les pertes d'énergie par rayonnement synchrotron des électrons accélérés, le CERN a donc fait le choix d'utiliser des particules plus lourdes pour le LHC : les protons.

Les deux faisceaux de particules du LHC circulent chacun dans un sens de l'anneau souterrain du LEP/LHC. Cet anneau circulaire de 26,7 km de circonférence se situe en grande partie en France et les particules peuvent collisionner en huit points, points où sont situés les sites d'expériences : les quatre expériences du LEP (Delphi, L3, Opal et Aleph) et les quatre expériences du LHC (CMS, Atlas, Alice et LHCb) dont les puits sont en cours de construction.