Tout le monde n’est pas pleinement d’accord. Certains théoriciens craignent que cette approche ne fasse que générer davantage de fausses alarmes de la part du collisionneur, c'est-à-dire davantage d'anomalies dans les données, telles que des « coups à deux sigma », ainsi nommés en raison de leur faible niveau de certitude statistique. Ce sont généralement des hasards qui finissent par disparaître avec davantage de données et d’analyses. Koren craint que ce soit encore plus le cas avec une technique aussi ouverte : « Il semble qu’ils veulent avoir une machine qui trouve davantage de bosses deux sigma au LHC. »
Nachman m'a dit qu'il avait reçu beaucoup de réticences ; il dit qu'un physicien chevronné lui a dit : « Si vous n'avez pas un modèle particulier en tête, vous ne faites pas de physique. » Les recherches basées sur des modèles spécifiques, dit-il, ont été incroyablement productives – il cite la découverte du boson de Higgs comme un excellent exemple – mais elles ne doivent pas nécessairement constituer la fin de l'histoire. «Laissons les données parler d'elles-mêmes», dit-il.
Construire des machines plus grosses
Une chose que les physiciens des particules aimeraient vraiment à l’avenir, c’est plus de précision. Le problème avec les protons est que chacun d’eux est en réalité un paquet de quarks. Les écraser ensemble est comme un combat alimentaire subatomique. Le fait d'enfoncer des particules indivisibles comme des électrons (et leurs antiparticules, les positons) les unes dans les autres entraîne des collisions beaucoup plus propres, comme celles qui ont lieu sur une table de billard. Sans gâchis, les chercheurs peuvent effectuer des mesures beaucoup plus précises de particules comme le Higgs.
Un collisionneur électron-positon produirait tellement de bosons de Higgs de manière si propre qu’il est souvent qualifié d’« usine à Higgs ». Mais il n’existe actuellement aucun collisionneur électron-positon offrant les énergies nécessaires pour sonder le Higgs. Une possibilité à l’horizon est le futur collisionneur circulaire (FCC). Cela nécessiterait de creuser un anneau souterrain d’une circonférence de 90 kilomètres, soit trois fois la taille du LHC, en Suisse. Ce travail coûterait probablement des dizaines de milliards de dollars, et le collisionneur ne serait opérationnel que vers 2050. Il existe deux autres propositions de collisionneurs électron-positon à plus court terme en Chine et au Japon, mais des questions géopolitiques et budgétaires, respectivement, les rendent des perspectives moins attrayantes.
D. LUCCHESI ET AL.
Les physiciens aimeraient aussi aller vers des énergies plus élevées. « Cette stratégie ne nous a littéralement jamais fait défaut », déclare Homiller. « Chaque fois que nous passons à une énergie supérieure, nous découvrons une nouvelle couche de nature. » Il sera presque impossible de le faire avec des électrons ; parce qu’ils ont une masse si faible, ils rayonnent environ un billion de fois plus d’énergie que les protons à chaque fois qu’ils tournent autour d’un collisionneur. Mais selon le plan du CERN, le tunnel du FCC pourrait être réutilisé pour faire entrer en collision des protons à des énergies huit fois supérieures à ce qui est possible dans le LHC, dans environ 50 ans. « C'est tout à fait scientifiquement valable et génial », déclare Homiller. « Je pense que c'est le CERN qui devrait le faire. »
Pourrions-nous accéder plus rapidement à des énergies plus élevées ? En décembre, le groupe de priorisation du projet de physique des particules (P5), au nom allitératif, a présenté une vision pour l'avenir proche du domaine. En plus de répondre aux priorités urgentes telles que la poursuite du financement de la mise à niveau du HL-LHC et les projets de télescopes pour étudier le cosmos, P5 a également recommandé de poursuivre un « tir de muons », un plan ambitieux visant à développer une technologie permettant de faire entrer en collision des muons.
L'idée d'un collisionneur de muons a séduit les physiciens en raison de sa capacité à combiner à la fois des énergies élevées et, puisque les particules sont indivisibles, des collisions propres. Cela semblait hors de portée jusqu’à récemment ; les muons se désintègrent en seulement 2,2 microsecondes, ce qui les rend extrêmement difficiles à utiliser. Au cours de la dernière décennie, cependant, les chercheurs ont fait des progrès, montrant entre autres choses, qu'il devrait être possible de gérer le nuage d'énergie tourbillonnant provoqué par la désintégration des muons lorsqu'ils sont accélérés autour de la machine. Les partisans d'un collisionneur de muons vantent également sa plus petite taille (16 km), son calendrier plus rapide (avec optimisme, dès 2045) et la possibilité d'un site américain (en particulier le Laboratoire national Fermi, à environ 80 km à l'ouest de Chicago).
Les mises en garde sont nombreuses : un collisionneur de muons se heurte encore à de sérieux obstacles techniques, financiers et politiques – et même s’il est construit, rien ne garantit qu’il découvrira des particules cachées. Mais surtout pour les jeunes physiciens, l’approbation du panel en faveur de la R&D sur les collisionneurs de muons est plus qu’une simple recommandation politique ; c'est un pari sur leur avenir. «C'est exactement ce que nous espérions», déclare Homiller. « Cela ouvre la voie à cette frontière passionnante et totalement différente de la physique des particules aux États-Unis. » C'est une frontière que lui et d'autres souhaitent explorer.
Dan Garisto est un journaliste indépendant en physique basé à New York.
