Le Grand Collisionneur de Hadrons est situé dans un anneau de 27 kilomètres et enterré à 100 m sous terre à la frontière franco-suisse, près de Genève.
Les protons de très haute énergie circulant dans deux faisceaux tournants à contresens se choquent les uns contre les autres, dans le but de rechercher des indices de la supersymétrie, de la matière noire et de l’origine de la masse des particules élémentaires.
Les faisceaux se composent des paquets contenant des centaines de milliards de protons chacun. Voyageant quasiment à la vitesse de la lumière, ils seront injectés, accélérés, et maintenus en circulation pendant des heures, guidés par des milliers d’aimants supraconducteurs puissants.
Dans la majeure partie de l’anneau, les faisceaux voyagent dans deux lignes sous vide séparées, mais en quatre points d’interactions, ils se heurtent au cœur des expériences principales, appelées Atlas, CMS, Alice et LHCb. L’énergie des protons (ou des ions) est transformée au moment du choc en une myriade de particules exotiques, que les détecteurs de ces quatre expériences scrutent avec attention.
Depuis 40 ans, les liens entre physique de l’infiniment petit et physique de l’infiniment grand ne cessent de se resserrer. À défaut de recréer le Big Bang, les collisions du LHC recréent certains des processus physiques entre particules élémentaires et champs quantiques s’étant produits moins d’un milliardième de seconde après le début de l’univers observable avec l’objectif d’essayer de répondre aux grandes questions de la physique des particules
Quelle est l’origine de la masse ?
Pourquoi l’antimatière est-elle si rare ?
C’est quoi la composition de la soupe primordiale de l’Univers ?
Les particules supersymétriques existent-elles ?
Qu’est-ce que la matière noire ?
Notre espace-temps a-t-il plus de quatre dimensions ?