Les Académies nationales des sciences, de l'ingénierie et de la médecine (NASEM) ont récemment publié un rapport recommandant aux États-Unis de construire un nouveau collisionneur de muons d'ici le milieu de ce siècle pour récupérer les particules.physiqueposition de leader dans le domaine. Les muons sont des particules lourdes et instables d'électrons, et les collisionneurs les utilisent pour entrer en collision à grande vitesse afin d'explorer de nouveaux phénomènes physiques. Comparé au Grand collisionneur de hadrons (LHC) existant, le collisionneur de muons peut théoriquement atteindre une énergie plus élevée à moindre coût et produire de nouvelles particules plus efficacement.
Actuellement, le LHC mène des recherches sur les collisions de protons, mais les protons sont des particules composites et seule une partie de l'énergie participe à la réaction lors de la collision. Les muons sont des particules élémentaires qui peuvent libérer toute leur énergie lors d'une collision, ce qui rend un collisionneur de muons de 10 billions d'électrons-volts (TeV) comparable à un collisionneur de protons de 100 TeV. De plus, la masse du muon est plus petite et l’orbite circulaire requise pour l’accélération est plus compacte, ce qui peut réduire considérablement les coûts.
Cependant, les muons ont une durée de vie extrêmement courte et le collisionneur doit réaliser sa génération, son accélération et sa collision dans un laps de temps très court, ce qui rend la technologie extrêmement difficile. Le rapport recommande de lancer immédiatement un programme de R&D pour développer des technologies clés et construire des accélérateurs de démonstration. Cette recommandation est conforme à la feuille de route proposée précédemment par le groupe prioritaire du projet américain de physique des particules (P5).
Le rapport recommande également qu'avant la construction du collisionneur de muons, les États-Unis participent au projet de collisionneur électron-positon du CERN, le laboratoire européen de physique des particules, afin de produire de grandes quantités de bosons de Higgs et de mener des études approfondies de leurs propriétés. En outre, le rapport soutient l’exploration de domaines tels que la matière noire, l’énergie noire et les neutrinos.
Cependant, le programme est confronté à des défis budgétaires. Le gouvernement fédéral américain réduit actuellement le financement de la recherche scientifique et le collisionneur de muons devrait coûter 20 milliards de dollars. Le ministère de l’Énergie et la National Science Foundation pourraient avoir du mal à consacrer suffisamment d’argent au soutien de la recherche et du développement. Néanmoins, les auteurs du rapport estiment que cette idée n’est pas un fantasme, mais une orientation importante pour la future physique des particules.