Laboratoire de l'accélérateur linéaire

En 1962, l'anneau de collision AdA (Anello di Accumulazione) construit à Frascati près de Rome, en Italie fut transporté à Orsay au Laboratoire de l'accélérateur linéaire pour y observer des collisions entre électrons et positrons. Ce transport donna lieu à quelques péripéties, un douanier à la frontière voulant « voir » le vide qui était maintenu à l'intérieur de l'anneau durant le transport. Les collisions e⁺ / e⁻ y furent observées pour la première fois au monde en décembre 1963. Cette expérience ouvrit la voie pour la construction dans le monde entier de collisionneurs électrons-positrons.

• Au CERN à Genève auprès du LEP jusqu'en 2003 et auprès du LHC à partir de 2007 :

Expériences ALEPH et DELPHI : ces deux expériences étaient installées auprès du Collisionneur électron positron (LEP). Leur construction a duré près de dix ans, la prise de données aussi. Cela a permis de rechercher en particulier le Boson de Higgs, elles sont maintenant terminées.

Expérience Atlas : cette expérience est une importante collaboration internationale puisque, depuis dix ans, 1 700 personnes (physiciens et ingénieurs) travaillent autour ce projet. Elle sera installée auprès du LHC qui est un collisionneur proton-proton qui va fournir une énergie de plusieurs TeV (Téraélectronvolt : 10¹² eV) et un taux de collision cent fois supérieur à celui des collisionneurs plus anciens. Le détecteur Atlas est composé de trois sous-systèmes. Le LAL est impliqué dans l'un de ses ensembles : le calorimètre électromagnétique.

Expérience LHCb (Large hadron collider beauty experiment) : Comme son nom l'indique cette expérience a été installée auprès du LHC pour étudier la violation de la symétrie particule-antiparticule lors de la désintégration de mésons « beaux » (méson B). Les dix milliards de particules générées quotidiennement au point d'interaction permettant la mesure des diverses manifestations de cette dissymétrie. Peut-être y trouvera-t-on l'explication de l'absence d'antimatière dans la nature. C'est aussi une collaboration internationale au sein de laquelle le LAL était responsable de l'électronique associée aux calorimètres.

• Auprès de l'accélérateur HERA à Hambourg : expérience H1 à DESY
• À Fermilab à Chicago :

Expérience D0 : On y a découvert en juin 2007, une nouvelle particule : le baryon xi-b dont la masse est 6 fois celle du proton. Il est composé de trois quark différents : un quark « beau », un quark « down » et un quark « étrange ».

• À Stanford États-Unis : expérience Babar

Expérience NEMO : pour être à l'abri du rayonnement cosmique, le détecteur NEMO 3 a été installé dans le laboratoire souterrain de Modane (LSM), grotte située perpendiculairement au tunnel routier du Fréjus, à égale distance de l'Italie et de la France. Le but de l'expérience était de déterminer la nature des neutrinos. NEMO signifie Neutrino Ettore Majorana Observatory. Avec cette expérience on cherche à répondre à deux questions :

• le neutrino est-il une particule différente ou identique à son antiparticule ?
• le neutrino a-t-il une masse ? et, si oui, pourquoi cette masse est-elle si faible ?

Le LAL s'est impliqué d'un point de vue technique dans la construction mécanique du détecteur et dans l'électronique d'acquisition des données.

Expérience Opera (Oscillation project whith emulsion tracking apparatus) : un faisceau de neutrinos produits au CERN à Genève va parcourir 732 km à travers la croute terrestre pour arriver dans le laboratoire du Gran Sasso près de l'Aquila en Italie. Là, deux grands détecteurs de quelques milliers de tonnes chacun attendent ces neutrinos. C'est une collaboration internationale de trente laboratoires.

• Département accélérateur : http://dacc.lal.in2p3.fr/ (ce département a remplacé et englobé - de 2008 à fin 2019, l'ancien service Etudes et Réalisations d'Accélerateurs" (SERA): http://sera.lal.in2p3.fr/)
• ThomX http://sera.lal.in2p3.fr/thomx/
• PHIL : Photo-Injecteur au LAL : http://phil.lal.in2p3.fr/
• SuperB-Acc au LAL : http://superb.lal.in2p3.fr/
• XFEL-Coupleurs : https://trac.lal.in2p3.fr/XFEL_WP05
• PLIC-Migthy-Laser : http://flc.web.lal.in2p3.fr/activity/plp/plp.htm
• Étude des effets faisceaux-faisceaux : http://flc.web.lal.in2p3.fr/mdi/BBSIM/bbsim.html
• etc.

• Expérience Planck, lancement de la sonde Planck dans l'espace le 14 mai 2009. Le LAL a eu la responsabilité du calculateur de bord d'un des deux instruments embarqués ainsi que la production des cartes du ciel pour les 6 fréquences associées.
• Expérience EROS[5] à la Silla dans la Cordillère des Andes au Chili :
• Expérience Auger à Malargüe en Argentine :
• Expérience Virgo[6] à Cascina, à côté de Pise en Italie : c'est un détecteur interférométrique d'ondes gravitationnelles. Le projet a été initié en 1993 et l'installation des bras s'est terminée en 2002. Le principe est celui d'un interféromètre de Michelson, dont les bras mesurent 3 km de long, ce qui est énorme, et techniquement très difficile à réaliser, car il faut à l'intérieur des bras un vide meilleur que 10^-8mb. Huit physiciens du LAL travaillent sur cette expérience ainsi qu'une équipe technique pour l'étude et le suivi en usine de la fabrication des tubes formant les bras, et pour le contrôle de la source lumineuse (un laser de puissance).

ILC (International linear collider), anciennement FLC (Future linear collider) : c'est un collisionneur électrons positrons de très haute énergie (1 TeV) et forte luminosité qui pourrait voir le jour après 2015, dans le cadre d'une collaboration mondiale. Il pourrait faire progresser la recherche par des mesures de précision : du ou des bosons de Higgs, du quark top, des particules supersymétriques, des couplages des bosons Z et W.