Le comité de recherche du CERN a approuvé l'expérience de recherche prospective, donner le feu vert à l'assemblée, installation et utilisation d'un instrument de recherche de nouvelles particules fondamentales au Large Hadron Collider à Genève, La Suisse.

Initié par des physiciens de l'Université de Californie, Irvine, le projet FASER, d'une durée de cinq ans, est financé par des subventions d'un million de dollars chacune de la Fondation Heising-Simons et de la Fondation Simons - avec un soutien supplémentaire du CERN, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire.

L'objectif de FASER est de trouver la lumière, particules à interaction extrêmement faible qui ont jusqu'à présent échappé aux scientifiques, même dans les expériences à haute énergie menées au LHC exploité par le CERN, le plus grand accélérateur de particules au monde.

"Il y a sept ans, les scientifiques ont découvert le boson de Higgs au Grand collisionneur de hadrons, terminer un chapitre de notre recherche des éléments constitutifs fondamentaux de l'univers, mais maintenant nous recherchons de nouvelles particules, " a déclaré Jonathan Feng, co-dirigeant de FASER, Professeur UCI de physique et d'astronomie. "Le problème de la matière noire montre que nous ne savons pas de quoi est fait la majeure partie de l'univers, donc nous sommes sûrs que de nouvelles particules sont là."

Feng, un physicien théoricien, seront rejoints par des collaborateurs du CERN ainsi que d'autres scientifiques d'institutions de recherche en Europe, Chine, Japon et États-Unis. L'équipe FASER sera composée de 30 à 40 membres, relativement petit par rapport à d'autres groupes menant des expériences au LHC.

L'instrument FASER est également compact, mesurant environ 1 mètre de diamètre et 5 mètres de long. Il sera placé à un point précis le long de la boucle de 16 milles du LHC, environ 480 mètres (1, 574 pieds) de l'énorme, instrument à six étages utilisé par la collaboration ATLAS pour découvrir le boson de Higgs.

Lorsque les faisceaux de protons traversent le point d'interaction de l'instrument ATLAS, ils peuvent créer de nouvelles particules qui traverseront le béton dans le tunnel du LHC puis dans l'instrument FASER, qui suivra et mesurera la progression de leur décomposition. FASER collectera des données à chaque fois qu'ATLAS fonctionnera.

"L'un des avantages de notre conception est que nous avons pu emprunter de nombreux composants de FASER - des détecteurs au silicium, calorimètres et électronique – issus des collaborations ATLAS et LHCb, " a déclaré Jamie Boyd, Chercheur au CERN et co-porte-parole du projet. "Cela nous permet d'assembler un instrument qui coûte presque des centaines de fois moins que les plus grandes expériences du LHC."

Un autre avantage est le calendrier de construction rapide de FASER. Selon le physicien expérimental de FASER Dave Casper, Professeur associé UCI de physique &astronomie, les étudiants diplômés qui rejoignent l'équipe pourront désormais participer au cycle de vie complet de l'expérience - de l'assemblage et de l'installation à la collecte de données et à la communication des résultats - quelque chose de scientifiques sur de plus grands projets LHC, dont certains ont pris des décennies à concevoir et à construire, ne pouvait que rêver.

Le détecteur FASER, qui sera l'un des huit seuls instruments de recherche du LHC, est en cours de construction et d'installation pendant la pause actuelle du collisionneur et collectera des données de 2021 à 2023. Le LHC sera à nouveau arrêté de 2024 à 2026. Pendant ce temps, l'équipe espère installer le plus grand détecteur FASER 2, qui sera capable de dévoiler un éventail encore plus large de mystérieux, particules cachées.

Ce domaine de recherche a des liens étroits avec les efforts passés de l'UCI. Le membre fondateur du corps professoral Frederick Reines a remporté le prix Nobel en 1995 pour sa co-découverte des neutrinos en 1956.

"En quelques sortes, nous suivons cette tradition en recherchant des particules de lumière à interaction extrêmement faible, comme le neutrino, " a déclaré Feng. "Nous savons maintenant que les neutrinos constituent une partie de l'univers, mais bien moins de 1% de la matière noire. Nous essayons de savoir ce qui fait le reste. »