Un projet gigantesque à la mesure de son objectif : percer les mystères fondamentaux de l’Univers. Au nord de Genève, à cheval entre la France et la Suisse, l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) planche sur la construction d’un accélérateur de particules de 91 kilomètres de circonférence, appelé FCC (pour Futur collisionneur circulaire). Il serait amené à prendre la suite de l’accélérateur le plus grand et le plus puissant du monde actuellement, le grand collisionneur de hadrons (LHC), mis en service par le laboratoire européen en 2008, dont l’anneau mesure 27 kilomètres. Ce dernier a notamment permis de détecter le boson de Higgs en 2012, une percée décisive dans notre compréhension de la matière.
«Le FCC sera l'instrument le plus puissant jamais construit par l'Humanité pour étudier les lois de la Nature au niveau le plus fondamental», affirme Fabiola Gianotti, la directrice générale du CERN. L’ambition ? Expliquer certaines des plus grandes énigmes de la science moderne, comme la nature de la matière noire et de l’énergie noire, qui composent 95% de l’Univers, ou encore la prépondérance de matière par rapport à l’antimatière. «Avec le LHC, nous avons fait de nombreuses découvertes. Il nous faut désormais les comprendre en affinant les recherches», résume Johannes Gutleber, chargé des scénarios d’implantation du futur FCC au CERN.
Un programme de recherche physique jusqu’à la fin du siècle
Après huit ans d’étude et l’analyse d’une centaine de tracés, les scientifiques ont présenté le 5 février dernier la trajectoire idéale du FCC, dans le cadre d’un rapport intermédiaire de faisabilité du projet. L’anneau ferait le tour de Genève à travers un tunnel de 5,5 mètres de diamètre, creusé en moyenne à 200 mètres sous terre, majoritairement dans le sous-sol français, sous le Rhône et le lac Léman. Sur les huit sites en surface prévus pour la construction de l’ouvrage, son exploitation et les expérimentations scientifiques, sept seraient situés en France.
CERN Représentation artistique du tunnel pour le futur accélérateur de particules du CERN. © CERN
Le projet se découperait en deux phases. La première consiste en la mise en service, aux alentours de 2045, d’un collisionneur électron-positron, permettant de mesurer avec précision les propriétés du boson de Higgs. La seconde, envisagée pour 2070, verrait l’aboutissement d’un collisionneur proton-proton, dédié aux particules lourdes. Ce dernier, grâce à des aimants supraconducteurs et magnétiques, permettrait d’atteindre des énergies de collision de plus de 100 téraélectronvolts (TeV), soit sept fois plus que dans le LHC. De quoi recréer les conditions de mini Big-Bang, lors de la création de l’Univers, et ainsi d’en observer les mécanismes. «Je sais que je ne le verrai pas de mes yeux mais, comme lors de la construction des cathédrales au Moyen Âge, notre génération doit bâtir pour la suivante», indique Johannes Gutleber.
La décision finale attendue d'ici 2028
Il reste toutefois encore de nombreux obstacles à franchir pour le FCC. La première tranche du projet nécessite déjà un financement de 15 milliards d’euros de la part du CERN et de ses 23 États membres. Selon certaines voix dissonantes, comme la physicienne allemande Sabine Hossenfelder ou le chercheur britannique Sir David King, cette manne pourrait être utilisée dans d’autres projets de recherche plus appliquée.
Par ailleurs, le collectif co-CERNés, composé notamment de Greenpeace Suisse, WWF Genève ou l’association locale Noé21, pointe l’impact environnemental du projet, autant lors de sa construction que de son exploitation, avec une consommation électrique de 1,9 TWh par an. Sans compter les plus de 8 millions de m3 à excaver pour forer le tunnel, essentiellement constitué de molasse, une roche inerte et inutilisable à l’heure actuelle.
CERN Représentation artistique d'un détecteur pour le futur accélérateur de particules du CERN. © CERN
«Nous avons lancé un concours en 2018 intitulé Mining the Future, afin de trouver le moyen de la transformer en terre fertile pour l’agriculture. Le résultat technologique est en phase de démonstration», se veut rassurant Johannes Gutleber.
La publication de l’étude de faisabilité complète du FCC, comprenant les retombées économiques, scientifiques, sociales et environnementales, est prévue pour 2025. La décision finale sur le devenir du projet, elle, devrait intervenir d’ici à 2028. Si ce n’est pas avant, compte tenu de la concurrence nouvelle venue de Chine, qui envisagerait également de construire un accélérateur de particules géant.
Un enjeu de leadership donc pour le CERN voire pour le continent européen. «La Chine mène un projet national. Nous, c’est une collaboration mondiale entre 150 universités, instituts de recherche et partenaires industriels afin de créer la plus grande communauté mondiale possible», plaide Johannes Gutleber. La quête des mystères de l’Univers est lancée.
