Futur collisionneur circulaire

À la suite de la publication en mai 2013 de La stratégie européenne pour la physique des particules appelant à réfléchir au futur du CERN, 350 experts se réunissent du 12 au 15 février 2014 à l'université de Genève pour lancer une première étude de faisabilité sur la construction d'un nouveau collisionneur circulaire de 80-100km de circonférence. Les premières conclusions sont attendues pour 2018. Le FCC viendrait remplacer le LHC dont la durée de vie est estimé à une vingtaine d'années[1] - [3]. Vingt années est également la durée approximative de la construction du futur collisionneur circulaire[4].

En mars 2017, une équipe de chercheurs de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla rejoint le projet de construction[5].

L'étude du FCC met l'accent sur l'exploration des collisions proton-proton et électron-positron (leptons) à des énergies plus hautes. Elle considère les différents collisionneurs circulaires de hadrons et de leptons possibles, procède à une analyse approfondie des infrastructures et des modes de fonctionnement, et réfléchit aux programmes de recherche et développement technologiques nécessaires pour les construire. Un rapport sur l'étude conceptuelle doit être remis avant fin 2018, à temps pour la prochaine session sur la stratégie européenne pour la physique des particules.

Lorsque le FCC sera mis en service, normalement en 2040, le LHC deviendra un pré-accélérateur avant l'injection des particules. Les particules devraient circuler à 299 790 km/s (or la vitesse de la lumière est d'environ de 299 792,5 km/s), guidées par les ultra-aimants disposés tout le long du circuit.

Quadrupler la longueur du tunnel va permettre d'implanter un plus grand nombre d'accélérateurs de particules le long du collisionneur. Le CERN prévoit d'atteindre un niveau de hautes énergies suffisant pour reproduire les premiers instants du Big Bang. Les premiers budgets avancés pour sa construction sont de l'ordre de 20 milliards d'euros. La Chine, par le biais du directeur général de l’Institut de physique des hautes énergies (IHEP) de Pékin, Yifang Wang, milite en faveur de la construction du FCC à proximité de Pékin[4] - [6].

L'accélérateur collisionneur fait l'objet de critiques pour son coût supérieur à vingt milliards d'euros (construction et équipement, exploitation non comprise)[7], sa consommation d'électricité de 4 000 GWh/an[8], ses émissions de gaz à effet de serre équivalant à une ville de plusieurs centaines de milliers d'habitants[9] et le volume des produits d'excavation de ses structures souterraines (> 9 mios m3)[10]. Plusieurs physiciens ont également mis en cause ses chances de conduire à de nouvelles découvertes, comme Sabine Hossenfelder, qui affirme : « il n'y a pas de raison pour que des phénomènes encore inobservés tels que la constitution de matière noire par des particules soient à la portée de ce nouveau collisionneur »[11].

• Organisation européenne pour la recherche nucléaire
• LHC
• HL-LHC
• Superconducting Super Collider

• « Le Futur collisionneur circulaire », étude sur un futur collisionneur circulaire (étude FCC) développant plusieurs options pour la prochaine génération de collisionneur, CERN.
• « Futur Circular Collider : le seigneur des anneaux », La Méthode scientifique, France Culture, 22 juin 2022.