Bilan

Le CERN, symbole de l’Europe qui fonctionne

Depuis la création de l’institution en 1954, son excellence en fait le modèle de l’Europe scientifique et de Genève, sa capitale.
  • 1960 En conservant les particules, le premier anneau de stockage détermine que le muon est un électron lourd.

    Crédits: CERN
  • 1949 Les pionniers Pierre Auger, Edoardo Amaldi et Lew Kowarski (de gauche à droite) lancent l’idée du CERN.

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  • 1955 Les travaux débutent à Meyrin.

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  • Le 10 juin, Félix Bloch, premier directeur, pose la première pierre du CERN.

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  • 1958 Le Ferranti Mercury est le premier superordinateur d’une longue série.

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  • 1957 L’acheminement du synchrocyclotron inaugure l’épopée des transports spectaculaires.

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  • 1969 L’arrêt du synchrotron permet d’extraire la chambre à bulles qui capte l’activité des particules.

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  • 1973 George Charpak crée un instrument qui préfigure les futurs scanners.

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  • 1974 Le tunnel du SPS de 7 kilomètres de circonférence devient le premier accélérateur géant du CERN.

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  • 1984 La théorie du boson envisagé par le physicien Peter Higgs convainc le CERN de construire l’accélérateur géant LHC.

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  • Tim Berners- Lee

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  • 2004 L’excavation du tunnel du LEP entame la plus formidable entreprise de génie civil en Europe après le tunnel sous la Manche.

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  • 2008 Inauguration du LHC, le plus puissant accélérateur de particules.

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  • 2012 Des collisions sur l’instrument CMS laissent présumer l’existence du boson de Higgs.

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  • 2014 L’actuel directeur du CERN, Rolf-Dieter Heuer, envisage la construction d’un accélérateur de 100 km de circonférence.

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L’organisation européenne pour la Recherche Nucléaire (CERN), qui fête cette année ses 60  ans, est la plus ancienne institution européenne toujours en fonctionnement. La Communauté européenne du charbon et de l’acier (la CECA) avait été fondée deux ans plus tôt (en 1952). Mais, obsolète, elle a disparu en 2002. Le CERN, lui, rayonne plus que jamais après le Prix Nobel de physique 2013 attribué suite à la découverte du boson de Higgs l’année précédente et les 25  ans du World Wide Web que l’on vient de célébrer.

Rappeler l’origine européenne du CERN n’est naturellement pas neutre dans le contexte d’euroscepticisme qui domine actuellement sur le Vieux-Continent. C’est que la success story du CERN ramène aux grands principes. Substituer la coopération aux égoïsmes meurtriers du passé. Mutualiser les forces dans une compétition toujours plus technologique où la recherche fondamentale est seule à même de produire des avantages durables. Etre d’abord fort afin de pouvoir être généreux.

Dans le silence qui suit le fracas des bombes en 1945, une image émerge, plus angoissante encore que toutes celles des atrocités de la Seconde Guerre mondiale. Le gigantesque champignon nucléaire qui a mis fin au conflit avec le Japon s’inscrit dans l’inconscient collectif. L’humanité entre dans l’ère de l’atome. Le projet Manhattan, qui a abouti à la bombe A et à l’ordinateur, assoit la puissance des Etats-Unis. Il démontre que la recherche fondamentale est désormais le socle de la puissance militaire et bientôt économique.

En ruines, l’Europe constate, parallèlement, que ses cerveaux se sont exilés vers l’Amérique et ses grandes installations comme Brookhaven, où des moyens quasi sans limites sont mis à la disposition des physiciens. Lucide, Robert Oppenheimer, le père de la bombe atomique, fait alors cette remarque au diplomate français François de Rose: «Ce que nous savons, nous l’avons appris en Europe. Mais, désormais, la recherche fondamentale en physique va exiger des moyens considérables qui ne seront pas à la portée des pays européens seuls. Il faut que vous vous groupiez pour construire ces grandes machines qui vont devenir nécessaires.»

Sans que l’on sache très bien s’il y a vu un conseil ou un défi, le Nobel français Louis de Broglie choisit ce message lors de la Conférence européenne de la culture organisée par l’écrivain suisse Denis de Rougemont à Lausanne en 1949. L’idée du CERN est née.

Les scientifiques français Pierre Auger, Raoul Dautry et Lew Kowarski, l’italien Edoardo Amaldi et le danois Niels Bohr deviennent les ambassadeurs du projet qui prend forme au fur et à mesure de conférences de l’Unesco. C’est ainsi que, en octobre 1952, Genève est finalement préférée à Copenhague, Paris et Arnhem (A) pour accueillir le laboratoire.

Les plus grands microscopes du monde

Mais avant l’inauguration deux ans plus tard par les douze membres fondateurs (Belgique, Danemark, France, Grèce, Italie, Norvège, Pays-Bas, Allemagne de l’Ouest, Royaume-Uni, Suède, Suisse et Yougoslavie), la partie se déplace sur le terrain local. Il faut tout le talent politique du conseiller d’Etat genevois Albert Picot pour imposer le projet au bout du lac. Confronté à une opposition de gauche qui agite le spectre d’inféodation du futur organisme aux puissances du Pacte Atlantique, Albert Picot répète sans relâche que «c’est justement pour se libérer de l’influence de l’Amérique que les savants d’Europe ont décidé de mettre leurs efforts en commun». Un référendum est organisé en juin 1953. Il voit les Genevois se prononcer aux deux tiers en faveur du projet. Le 17 mai 1954 les bulldozers attaquent le chantier à Meyrin.

A partir de là, les succès du CERN vont moins tenir à la volonté politique qui lui a permis d’exister qu’à sa mission fondamentale. Au milieu des années 1950 et jusqu’au début des années 1970, les théoriciens de la physique achèvent leur grand œuvre qu’est le modèle standard.

En substance, celui-ci prévoit que l’univers est fait de douze constituants de base appelés particules fondamentales et est gouverné par trois forces fondamentales. Tout le travail des physiciens va consister à démontrer par des expériences la réalité de cette théorie. C’est pour cela que, dès 1957, le CERN commence à s’équiper des grands instruments dont la conception et la construction vont marquer son épopée.

Le premier de ces appareils est un accélérateur circulaire (cyclotron), mis en service en 1954. Il va permettre à toute une génération de jeunes chercheurs de se faire les dents. L’acheminement de ses deux bobines d’aimant de 7,2 mètres de diamètre et de 60  tonnes inaugure une série de transports épiques qui vont capturer les imaginations.

De l’atterrissage d’un Antonov 22 de 64  mètres d’envergure à Cointrin en 1970 à la construction de l’aimant de 15  000 tonnes du détecteur Omega ou aux 100  000 capteurs du détecteur Atlas en 2008, les chiffres attachés aux instruments du CERN donnent le vertige.

Au fil des ans, le CERN construira un complexe d’accélérateurs de plus en plus puissants, les plus anciens pré-accélérant les particules pour les nouveaux. Le génie des directeurs du CERN comme Victor Weisskopf, John Adams, Carlo Rubbia ou aujourd’hui Rolf-Dieter Heuer sera de faire en sorte que chaque génération de ces instruments fasse la courte échelle à la suivante pour amener les physiciens aux niveaux d’énergie et de vitesse fantastiques que requièrent leurs expériences. 

Le plus ancien des accélérateurs du CERN encore en service, le synchrotron à protons, démarré en 1959, est ainsi un maillon essentiel de la chaîne d’accélérateurs du CERN qui se déploie de part et d’autre de la frontière franco-suisse. Car, à partir de l’accord signé en 1965 avec la France, le CERN entre dans le gigantisme.

De 1971 à 1975, l’organisation construit le supersynchrotron à protons (SPS) avec son tunnel de 7 kilomètres de circonférence à 40 mètres sous terre. En surface, des laboratoires de 412 hectares marquent la croissance organique de l’institution. En 1989, le SPS devient ainsi l’injecteur d’une machine encore plus grande: le grand collisionneur électron-positron (LEP) avec son tunnel de 27 kilomètres de circonférence.

Lancée en 1981 avec un budget de 910  millions de francs suisses et achevée en 1989, la construction du LEP est un formidable défi de génie civil. Enfoui à 100  mètres sous terre, incliné de 1,4% à cause de la géologie du Jura, ce tunnel reste, malgré cela, précis au centième de millimètre. Equipé de quatre gigantesques cavernes destinées aux détecteurs, c’est le plus grand instrument de recherche fondamental du monde. 

2400 employés permanents

En outre, et dès 1984, le CERN prépare le projet suivant, le Grand collisionneur de hadrons (LHC). Encore plus puissant, il doit, entre autres, dénicher le fameux boson de Higgs, la dernière pièce du puzzle susceptible de démontrer la pertinence du modèle standard en expliquant comment les particules acquièrent leur masse.

Pour mettre au point ces instruments, les 2400 employés permanents du CERN (auxquels s’ajoutent 10 000 scientifiques associés) font appel aux meilleurs de l’ingénierie européenne puis mondiale. Une foule de technologies comme celles du vide poussé à l’extrême ou celles de détection sont patiemment mises au point.

Plus que les grandes expériences, ce sont ces technologies qui vont trouver leur chemin jusqu’à l’économie. Les détecteurs électroniques que met au point Georges Charpak vont, par exemple, donner naissance à la révolution de l’imagerie médicale.

En 1979, David Townsend, qui avait mis au point une caméra à positrons, rejoint l’Hôpital Universitaire de Genève où il participe à la construction du premier scanner de tomographie par émission de positrons. D’autres chercheurs du CERN contribuent grandement à l’amélioration des radiothérapies destinées au traitement des cancers.

A côté du médical et de l’industrie, l’informatique est l’autre grand bénéficiaire indirect des travaux du CERN. C’est là que sera installé en 1965 le premier supercalculateur CDC 6600 conçu par le génial Seymour Cray.

Là aussi que naîtra l’idée d’une utilisation de la mise en réseau des micro-ordinateurs qui aboutira à l’invention du World Wide Web. Au début des années 2000, le flot de données attendues des expériences du LHC (15 millions de gigaoctets par an) conduit au développement de la grille de calcul qui interconnecte des milliers d’ordinateurs et préfigure les technologies du cloud computing et du big data en vogue aujourd’hui.

Laboratoire de recherche fondamentale, le CERN donnera longtemps gratuitement au monde les résultats de toutes ces recherches. Il tente maintenant de les valoriser. Mais aux politiques qui lui demandent régulièrement de le faire, il faut rappeler que le CERN n’est pas dans le temps court du transfert de technologies mais dans celui long des découvertes scientifiques. Celles qui inaugurent de nouvelles énergies ou de nouvelles thérapies et sont le terreau d’industries entières.

Une avalanche de découvertes

Le succès du CERN se mesure ainsi principalement à ses découvertes. Son grand œuvre, c’est la validation du modèle standard qui décrit les particules élémentaires connues et leurs interactions. Dans cette théorie, les interactions sont portées par des particules messagères qu’observent les chercheurs du CERN.

Parmi les grandes percées scientifiques du CERN, la mise en évidence en 1973 des courants neutres faibles, première preuve de l’unification de deux forces, la force faible (responsable de la radioactivité) et la force électromagnétique, sous la forme d’une unique interaction, l’interaction électrofaible.

Dix ans plus tard, deux expériences découvrent les particules messagères de la force électrofaible, qui vaut en 1984 le Prix Nobel à Carlo Rubbia et Simon van der Meer, les deux artisans de cette  spectaculaire découverte. Les expériences au CERN ont également fait avancer les connaissances sur l’antimatière, la matière juste après le Big Bang et permis de réaliser de nombreuses mesures sur le modèle standard.

Le dernier grand défi du modèle standard était de trouver la particule nommée boson de Higgs, pierre angulaire du modèle. Cette particule et le mécanisme qui lui est associé ont été postulés en 1964 par le physicien britannique Peter Higgs et les physiciens belges François Englert et Robert Brout. Cette particule sera finalement détectée par les expériences Atlas et CMS sur le LHC en 2012. Après Simon van der Meer et Carlo Rubbia en 1984, puis Georges Charpak en 1992, les recherches du CERN sont récompensées en 2013 par un nouveau Nobel de physique à François Englert et Peter Higgs.

Elevé au rang d’observateur à l’ONU, le CERN est capable de fédérer des institutions emblèmes des fiertés nationales européennes comme le Commissariat à l’énergie atomique en France, la société Max Planck en Allemagne, ou la Royal Society en Grande-Bretagne. Il constitue la preuve vivante de ce qu’une Europe unie peut produire de meilleur: ambition, stratégie, continuité, excellence. Au point que c’est lui que les grandes puissances d’Inde, du Japon, de Russie et des Etats-Unis voudront rejoindre progressivement.

Plus encore que sa suite d’instruments extraordinaires, c’est peut-être ce modèle, capable de faire travailler autant de nationalités, qui est la meilleure garantie de l’avenir du CERN à Genève, maintenant qu’il est question d’un nouveau tunnel de 100  kilomètres de circonférence. 

Fabrice Delaye
Fabrice Delaye

JOURNALISTE

Lui écrire

Fabrice Delaye a découvert Internet le 18 juillet 1994 sur les écrans des inventeurs du Web au CERN. La NASA diffusait ce jour-là les images prises quasi en direct par Hubble de la collision de la comète Shoemaker-Levy sur la planète Jupiter…Fasciné, il suit depuis ses intuitions sur les autoroutes de l’information, les sentiers de traverse de la biologie et étend ses explorations de la microélectronique aux infrastructures géantes de l’énergie.

L’idée ? Montrer aux lecteurs de Bilan les labos qui fabriquent notre futur immédiat; éclairer les bases créatives de notre économie. Responsable de la rubrique techno de Bilan depuis 2006 après avoir été correspondant de L’Agefi aux Etats-Unis en association avec la Technology Review du MIT, Fabrice Delaye est diplômé de l’Institut d’Etudes Politiques de Paris et de l’EPFL.

Membre du jury des SwissICT Awards, du comité éditorial de la conférence Lift et expert auprès de TA-Swiss à l’Académie Suisse des Arts et des Sciences, Fabrice Delaye est l’auteur de la première biographie du président de l’EPFL, Patrick Aebischer.

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