«Ce que nous avons observé, ce sont des feux d’artifice de particules, avec beaucoup d’énergie. Des choses que personne n’avait jamais vues avant!» Fabiola Gianotti, porte-parole de l’expérience ATLAS située sur l’accélérateur LHC ne trouvait plus ses mots mardi après-midi devant la presse. Des collisions de protons à haute énergie, enfin! Et par centaines. Une heure plus tôt, sur le coup de 12h59, au Centre de contrôle du CERN où Le Temps a été exceptionnellement admis, c’est sous un grondement d’applaudissements que les physiciens, l’air d’abord un peu hébétés, ont accueilli ces télescopages corpusculaires qu’ils attendent si impatiemment. «C’est une nouvelle ère scientifique qui s’ouvre à nous», s’est réjoui, ému, Steve Myers, le directeur des accélérateurs du CERN.

Voilà des mois que, par milliers, ces chercheurs construisaient, optimisaient, fignolaient ce LHC, la plus fantastique machine à découverte jamais imaginée, devisée à 10 milliards de francs. Qui, dix jours après son lancement à l’automne 2008, était gravement tombée en panne. Hier, tout est rentré dans l’ordre.

Vers 10h, les techniciens ont injecté en sens opposé deux «trains» de protons (d’infimes particules chargées positivement) dans le tunnel circulaire de 27 km du LHC, situé sous la frontière franco-suisse. Petit à petit, ils ont accéléré ces faisceaux aussi minces qu’un cheveu, les faisant passer de leur énergie initiale, 0,45 téraélectronvolts (TeV), à 3,5 TeV. Pour rappel, un TeV correspond à l’énergie utilisée par un moustique en vol. Mais à l’échelle corpusculaire, c’est une quantité énorme, car cette énergie est concentrée dans un volume 1000 milliards de fois plus succinct qu’une tête d’épingle. Dans la boucle, les deux faisceaux se croisaient sans se toucher, séparés de 3 mm, et représentés sur l’écran de contrôle par deux petits disques, rouge et bleu. Tout enfin était prêt pour le grand bang.

Car la matinée avait plutôt mal commencé… Vers 8h, un problème est apparu dans le système de refroidissement des aimants supraconducteurs, qui guide les particules sur leur trajectoire circulaire. «Le défaut n’était pas dû au LHC lui-même», rassure Frédérick Bordry, responsable de la technologie.

Le problème? Sur le SPS, un autre accélérateur qui sert de rampe de lancement aux protons, deux groupes d’aimants dits «quadripolaires» focalisent les particules avant qu’elles entrent dans le LHC. «Ces aimants sont construits de manière à ce que le champ magnétique qu’ils produisent s’annule mutuellement à l’extérieur de la machine. Or l’un des deux groupes a brusquement cessé de fonctionner, laissant l’autre créer un champ magnétique à travers le pays de Gex. Ce qui a aussi eu pour effet de perturber le LHC, qui s’est aussitôt arrêté», détaille Lyndon Evans, le responsable de la construction de l’accélérateur.

Depuis la panne de 2008, ce dernier est équipé de divers interrupteurs très sensibles qui lui imposent d’éjecter le faisceau de particules au moindre dysfonctionnement. Après avoir découvert l’origine de la panne «en se plongeant dans le post-mortem», dit Frédérick Bordry, c’est-à-dire les données enregistrées au moment de l’accident, «nous avons pu relancer la machine».

La commande est donc donnée vers 12h45 de faire se rapprocher les deux taches colorées. A peine se superposent-elles quasi complètement que l’on voit, sur un autre téléviseur, s’agiter les physiciens serrés dans la salle de contrôle de CMS, l’un des quatre immenses détecteurs du LHC: la première collision «haute énergie» vient d’être observée. Très peu après, c’est au tour des équipes des trois autres expériences (ATLAS, LHCb, ALICE) d’exulter.

«C’était un grand moment d’émotion, témoigne Fabiola Gianotti, car derrière chaque instrument, il y a des gens, jusque-là frustrés. Des jeunes chercheurs aussi, pour qui ce jour signifie beaucoup pour leur thèse.» Dans les coulisses, il se bafouille d’ailleurs déjà que les premiers articles scientifiques sont prêts: ne reste plus qu’à inclure les chiffres qui auront été recueillis lors de cette première journée.

Même saine, il existe en effet une compétition entre les équipes. Il faut dire que les objectifs poursuivis sont captivants: observer le «boson de Higgs», la fugace particule qui expliquerait pourquoi toutes les autres ont… une masse, et ainsi confirmer le Modèle standard, socle de la physique; percer le mystère de la «matière sombre», qui compose un quart de l’Univers, sans qu’on connaisse sa nature; ou démontrer la supersymétrie, une des théories ultimes postulées pour unifier toutes les lois de la physique, et remonter l’histoire jusqu’au Big Bang.

«Dans les semaines à venir nous seront révélées les surprises que la Nature nous a réservées», espère Jürgen Schukraft, porte-parole de l’expérience ALICE. Et Rolf-Dieter Heuer, directeur général du CERN, de résumer: «Aujourd’hui est un jour où il fait bon être physicien.»