Le mystère de la matière sera-t-il révélé grâce au futur collisionneur circulaire (FCC) ?

Comment faire renaître la recherche fondamentale européenne en physique des particules ? Le Centre européen de recherche nucléaire (CERN), qui réunit 25 États membres, propose une réponse ambitieuse à cette question : la construction du futur collisionneur circulaire baptisé le FCC. Destiné à remplacer le Grand collisionneur de hadrons (LHC[1]), l’actuel collisionneur qui a découvert le boson dit « de Higgs » en 2012 et dont l’intensité des faisceaux de particules a faibli, le FCC doit permettre d’étudier le boson de Higgs et ses interactions avec les autres particules élémentaires avec une précision inédite.

Une infrastructure gigantesque

Rappelons qu’un collisionneur transfère à des faisceaux de particules chargées (protons ou électrons) des énergies très élevées au sein de champs électromagnétiques. L’accélération obtenue provoque des collusions entre ces particules, rendant possible leur observation. La particularité du FCC réside dans sa capacité à accélérer les particules à des énergies nettement supérieures à celles atteintes dans le LHC. En devenant capable de produire des milliards de bosons de Higgs, le FCC peut être considéré comme une « usine à Higgs ». Le nombre d’observations augmentant, la résolution de mystères impénétrables de la cosmologie et la physique des particules pourrait être à la portée du FCC.

Un collisionneur offre la possibilité de confirmer expérimentalement les hypothèses théoriques émises antérieurement. À titre d’exemple, bien que démontrée théoriquement, il aura fallu cinquante ans pour confirmer, grâce au LHC, l’existence du boson de Higgs qui donne leur masse aux particules élémentaires. Néanmoins, avec le FCC, le but n’est pas de valider l’existence d’une particule mais d’étudier les caractéristiques du boson de Higgs et vérifier les correspondances avec le modèle théorique.

Le futur collisionneur sera construit dans un tunnel souterrain creusé dans la molasse (une roche molle) du bassin genevois à une profondeur moyenne de 240 m et prendra la forme d’un anneau de 91 km de circonférence, soit trois fois plus que le LHC. Bien que le futur collisionneur soit majoritairement souterrain, huit sites devraient émerger en surface. Le tunnel du FCC, d’un coût estimé à environ 16 milliards de francs suisses, traversera une partie de la France (départements de l’Ain et de la Haute-Savoie) et de la Suisse, avec une section sous le Léman.

Des questions qui restent en suspens

L’étude de faisabilité du FCC, débutée en 2021, s’est achevée en 2025 et avait pour but d’analyser les conditions géologiques et territoriales de la région.

Le projet, encore à l’étude jusqu’en 2028, est entré dans une nouvelle phase, le 2 juin dernier, avec la sollicitation de la participation citoyenne. Se poursuivant jusqu’au 1^er octobre sous l’égide de la Commission nationale du débat public (CNDP), ces quatre mois de dialogue devront permettre de répondre aux inquiétudes concernant l’impact environnemental de ce projet.

Les sujets de crispation se concentrent sur les futures consommations d’eau et d’électricité. En effet, le FCC nécessiterait entre 1,1 et 1,8 TWh par an, soit approximativement la consommation d’une ville de 200 000 habitants. Une autre inquiétude concerne les 16 millions de tonnes de matériaux d’excavation qui seront générés même si, de son côté, le CERN a déclaré envisager leur réemploi.

En outre, la contribution financière de la France est très importante. S’élevant à un montant de 165,6 millions d’euros, cet apport fait du FCC la première dépense française au titre des très grandes infrastructures de recherche (TGIR).

Les interrogations formulées par les plus réticents au projet n’altèrent pas, cependant, l’enthousiasme des physiciens pour ce futur collisionneur qui ne devrait pas être opérationnel avant 2048.

[1] Large Hadron Collider