Le futur collisionneur géant américain met l’IA au cœur de sa machine pour suivre 500 000 chocs par seconde dès 2035

Une machine peut voir plus vite qu’une salle de contrôle. À Brookhaven, près de New York, le futur Electron-Ion Collider prépare donc une nouvelle façon d’étudier la matière. L’intelligence artificielle aidera à surveiller les faisceaux, les détecteurs et un flot de données trop rapide pour un humain seul.

Un collisionneur géant conçu pour observer l’intérieur des protons et mieux comprendre la matière

L’Electron-Ion Collider, ou EIC, sera construit par le Brookhaven National Laboratory avec le Thomas Jefferson National Accelerator Facility. Concrètement, cette machine fera se croiser des électrons avec des protons ou des noyaux atomiques. Ainsi, les chercheurs pourront sonder l’intérieur de la matière, comme une coupe médicale révèle un organe.

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Un collisionneur est une machine qui accélère deux faisceaux de particules en sens opposés. Ensuite, elle les fait se rencontrer à très grande vitesse. Dans l’EIC, l’anneau réutilisera une partie du tunnel du RHIC, soit 3,8 kilomètres de circonférence déjà creusés sur le site de Brookhaven.

Le calendrier officiel vise les premières collisions électron-hadron en 2035. Par ailleurs, le projet repose sur environ 2,8 milliards de dollars de coût prévu. Cette somme reste liée à un choix important : réutiliser plus de 1 000 aimants supraconducteurs et plusieurs installations du programme RHIC.

Pourquoi l’intelligence artificielle devient nécessaire pour piloter des milliers de réglages en temps réel

Le saut technique ne vient pas seulement de la taille de l’anneau. Les équipes prévoient jusqu’à 500 000 collisions par seconde. Or, ce rythme impose des réglages très rapides. Pour les opérateurs, suivre les faisceaux reviendrait à régler des milliers de curseurs pendant un orage électrique.

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C’est là que l’apprentissage automatique entre en jeu. Ce terme désigne des programmes capables de repérer des habitudes dans les données. Ensuite, ils s’en servent pour améliorer leurs décisions. Georg Hoffstaetter de Torquat, professeur à Cornell et affilié à Brookhaven, décrit ainsi un système qui surveille les conditions et ajuste certains contrôles.

Comment le détecteur ePIC et son jumeau numérique vont transformer les collisions en données exploitables

Le détecteur ePIC doit devenir la première grande expérience de l’EIC. Brookhaven le présente comme un cylindre central d’environ 10 mètres. Il sera prolongé par des instruments sur 45 mètres le long du faisceau. De plus, un aimant de 1,7 tesla aidera à courber les particules chargées.

Son rôle sera de capter les traces laissées après chaque choc. Les quarks et les gluons composent et lient protons et neutrons. Pourtant, ils ne se voient pas directement. Le détecteur reconstruit donc leurs effets, comme une enquête menée à partir d’éclats dispersés.

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L’IA servira aussi à faire vivre un jumeau numérique. Ce double virtuel reproduit la machine avec ses données réelles. Ainsi, les ingénieurs pourront tester des réglages sans toucher à l’installation. Abhay Deshpande, directeur scientifique de l’EIC à Brookhaven, confirme que l’IA concernera l’accélérateur, le détecteur et le partage des données.

Ce que le projet EIC révèle sur la place grandissante de l’IA dans les équipements scientifiques

Dans les anciens accélérateurs, l’informatique servait surtout à enregistrer puis à analyser les résultats. Désormais, le projet EIC pousse cette logique plus loin. Selon Brookhaven et Jefferson Lab, l’IA aidera aussi la conception, la surveillance en temps réel et l’exploitation scientifique, avec jusqu’à 100 gigabits de données par seconde.

Cette évolution ne remplace pas les physiciens. En revanche, elle change leur poste de travail. Plus de 1 500 scientifiques, issus de plus de 300 institutions, participent au programme et aux expériences prévues. Leur défi sera clair : transformer les signaux du détecteur en mesures vérifiables, collision après collision, à partir de 2035.

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