Un des accélérateurs de particules les plus emblématiques des États-Unis s’arrête… pour renaître sous une forme encore plus ambitieuse.
À Upton, dans l’État de New York, le Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), a terminé en février 2026 ses dernières collisions après vingt-cinq ans d’activité. Mis en service en 2000 au Brookhaven National Laboratory, cet anneau de 3 834 mètres de circonférence a longtemps occupé une place à part dans la physique mondiale : premier collisionneur d’ions lourds des États-Unis, seul collisionneur de protons polarisés jamais construit, et unique collisionneur de particules encore en activité sur le sol américain jusqu’à son arrêt.
En faisant s’entrechoquer des ions lancés à des vitesses proches de celle de la lumière, il a permis d’explorer une matière extrême, semblable à celle qui existait dans les tout premiers instants après le Big Bang.
Aujourd’hui, ce géant scientifique entre dans une nouvelle phase : sa transformation en Electron-Ion Collider, ou EIC, une machine appelée à sonder encore plus finement la structure intime de la matière.
Vous ne comprenez pas à quoi riment tous ces changements et à quoi cela peut bien servir ? On vous explique tout dans cet article !
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Aux États-Unis, le collisionneur Relativistic Heavy Ion Collider va laisser sa place au Electron-Ion Collider après 25 ans de bons et loyaux services
Le 13 avril 2026 a marqué un tournant au Brookhaven National Laboratory, aux États-Unis. Les équipes ont officiellement commencé à démonter une partie du RHIC, l’un des accélérateurs de particules les plus importants de ces dernières décennies.
Loin d’être abandonné, le site va être profondément transformé dans l’idée d’y construire un nouvel outil scientifique de pointe, capable d’aller encore plus loin dans la compréhension de la matière.
Comprendre la matière jusqu’à ses briques fondamentales
Le futur Electron-Ion Collider ne sera pas un simple successeur du RHIC, il va en fait complètement changer complètement d’approche.
Là où le RHIC faisait entrer en collision des ions lourds, l’EIC permettra de faire interagir des électrons avec des ions.
Les collisions de ces derniers offrent une résolution bien plus fine que pour le RHIC, permettant de sonder l’intérieur des protons et des neutrons, et donc de mieux comprendre :
- la structure de la matière,
- le rôle des quarks et des gluons,
- la force nucléaire forte, l’une des quatre forces fondamentales (avec les forces électromagnétique, faible et gravitationnelle).
L’EIC sera d’ailleurs le seul collisionneur au monde entièrement polarisé, ce qui signifie que l’orientation des particules sera contrôlée avec précision, ouvrant des possibilités inédites d’analyse !
Recycler un accélérateur de 3,9 kilomètres
Plutôt que de repartir de zéro, les ingénieurs ont fait le choix de réutiliser une grande partie des infrastructures existantes.
Le RHIC possède un tunnel circulaire de 2,4 miles, soit environ 3,9 kilomètres. Ce tunnel sera conservé et adapté pour accueillir le futur accélérateur.
Voici ce qui sera conservé / retiré sur le RHIC :
| Statut | Équipement / infrastructure | Rôle dans le futur EIC |
|---|---|---|
| Conservé | Tunnel circulaire du RHIC (2,4 miles / 3,9 km) | Base structurelle du futur collisionneur, réutilisée pour limiter les coûts et accélérer la transformation du site. |
| Conservé | Un anneau d’ions supraconducteurs | Maintien de la circulation des faisceaux d’ions dans le futur EIC. |
| Conservé | Chaîne de pré-accélération | Préparation et montée en énergie initiale des particules avant injection dans le collisionneur principal. |
| Conservé | Un grand hall de détection | Accueil des futures expériences et intégration du détecteur ePIC. |
| Retiré | Un des deux anneaux de stockage du RHIC | Libérer l’espace nécessaire pour installer le futur anneau de stockage d’électrons. |
| Retiré | Certains systèmes radiofréquences | Équipements devenus incompatibles ou inutiles dans l’architecture du futur EIC. |
| Retiré | Cryostats associés à certains aimants et équipements | Faire de la place aux nouveaux équipements tout en réorganisant l’infrastructure cryogénique. |
| Retiré | Plusieurs détecteurs historiques | Dégager les zones d’interaction pour les nouvelles expériences et les futurs instruments du programme EIC. |
Ce recyclage intelligent permettra de réduire considérablement les coûts tout en capitalisant sur des décennies d’ingénierie.
Un chantier titanesque sur six ans
Transformer un accélérateur de particules n’a rien d’un simple chantier.
Les opérations vont s’étaler sur environ six ans, avec le retrait ou la réaffectation de près de 6 500 composants majeurs.
Le travail se fera secteur par secteur, à l’intérieur du tunnel, avec une coordination millimétrée entre les équipes de démontage et celles chargées de construire le nouvel accélérateur.
Le défi est autant technique qu’organisationnel.
Imaginez que certaines plaques d’acier issues d’anciens détecteurs pèsent jusqu’à 80 tonnes chacune !
Des détecteurs démantelés pour en construire un nouveau
Deux instruments emblématiques du RHIC vont être démontés : STAR et sPHENIX.
Le premier fonctionnait depuis l’an 2000, capturant les toutes premières collisions du RHIC. Le second, plus récent, a accumulé une quantité record de données lors des dernières années d’exploitation.
Leur démantèlement est une étape symbolique.
Mais là encore, rien n’est perdu.
Une partie du détecteur sPHENIX, notamment son calorimètre hadronique, sera réutilisée dans le futur détecteur du EIC, baptisé ePIC.
Ce nouvel instrument sera installé au cœur de l’installation et jouera un rôle central dans les futures expériences.
Une nouvelle génération de physique des particules
Au-delà de la transformation technique, ce projet marque une évolution majeure dans la recherche fondamentale.
Le RHIC a permis de comprendre comment la matière se comporte dans des conditions extrêmes.
L’EIC pourrait permettre de mieux comprendre comment les protons tirent leur masse et leur structure de l’interaction entre quarks et gluons, pour in fine, répondre à une question que l’Humanité se pose depuis qu’elle est en capacité de raisonner : d’où vient réellement la matière qui compose l’Univers ?
Dans le cadre de sa transformation en Electron-Ion Collider, l’un de ces deux anneaux sera démonté puis remplacé par un nouvel anneau de stockage d’électrons.
Ce changement marque une évolution majeure : on passe d’un collisionneur ions-ions à une machine capable de faire entrer en collision des électrons avec des ions, afin d’explorer beaucoup plus finement la structure de la matière.
Une transition stratégique pour la science américaine
Le projet EIC est porté par le Department of Energy, en partenariat avec le Thomas Jefferson National Accelerator Facility.
Il représente un investissement majeur pour maintenir la position des États-Unis dans la recherche en physique nucléaire.
Mais au-delà de l’enjeu national, il s’agit d’un outil qui sera ouvert à la communauté scientifique internationale.
Comme le RHIC avant lui, l’EIC devrait attirer des chercheurs du monde entier.
RHIC / EIC vs LHC : deux visions complémentaires de la matière
On pourrait croire que le futur Electron-Ion Collider va entrer en concurrence avec le Large Hadron Collider, situé au CERN (à la frontière franco-suisse). En réalité, ces machines poursuivent des objectifs très différents. Le LHC, avec son anneau de 27 kilomètres, est conçu pour atteindre des énergies colossales (jusqu’à plusieurs téraélectronvolts) afin de découvrir de nouvelles particules, comme le boson de Higgs.
Le RHIC, puis l’EIC, comme nous l’avons vu adoptent une approche plus fine : ils travaillent à des énergies plus faibles (de l’ordre de quelques centaines de GeV), mais avec un contrôle beaucoup plus précis des collisions. Là où le LHC “casse” la matière pour révéler de nouvelles briques, l’EIC va scanner l’intérieur des protons et des neutrons, comme un microscope quantique.
Autre différence majeure : le RHIC et le futur EIC sont capables de manipuler des faisceaux polarisés, c’est-à-dire orientés, un atout essentiel pour comprendre la structure du spin des particules. En résumé, le LHC explore l’inconnu à grande échelle, tandis que l’EIC promet d’explorer l’infiniment petit avec une précision inédite.
Sources :
- Brookhaven National Laboratory, News release on advanced particle physics research (13 avril 2026),
https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=122863
communiqué présentant des travaux de recherche menés au Brookhaven National Laboratory, avec un focus sur les expériences en physique des particules et les avancées liées aux collisionneurs d’ions lourds. - Relativistic Heavy Ion Collider (Wikipedia), Relativistic Heavy Ion Collider (consulté en 2026),
https://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_Heavy_Ion_Collider
article encyclopédique détaillant ce collisionneur de particules situé aux États-Unis, ses caractéristiques techniques, ses objectifs scientifiques et les découvertes associées à l’étude de la matière dans des conditions extrêmes. - CERN, Future Circular Collider (consulté en 2026),
https://home.cern/fr/science/accelerators/future-circular-collider
page officielle présentant le projet de futur collisionneur circulaire du CERN, ses objectifs scientifiques, ses dimensions et son rôle potentiel dans la prochaine génération d’expériences en physique des particules.
