Le Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules (LAPP), créé en 1976, est une unité mixte de recherche (UMR 5814) dépendant du CNRS et de l’université Savoie-Mont-Blanc. Il fait partie de l’Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3), institut du CNRS qui coordonne la recherche en physique nucléaire, en physique des particules et astroparticules et les développements technologiques associés.

Présentation générale Au LAPP, environ 150 personnes (chercheurs, doctorants, ingénieurs, techniciens et personnels administratifs.) participent à des recherches ayant pour objet l’étude des constituants ultimes de la matière et de leurs interactions fondamentales, ainsi que l’exploration des connexions entre l’infiniment petit et l’infiniment grand. Il s’agit d’un laboratoire de recherche fondamentale et expérimentale. Il partage des locaux du CNRS avec une autre unité de recherche, le Laboratoire d'Annecy de Physique Théorique (LAPTh, UMR 5108). qui compte environ 50 personnes..

Situé sur le campus universitaire d’Annecy, le laboratoire se situe a proximité du CERN, à Genève, en Suisse.

Le LAPP est impliqué dans plusieurs projets scientifiques de dimension mondiale. Il fait partie de la COMUE Université Grenoble-Alpes. (UGA).. Son budget annuel est d’environ 15 millions d’euros.

Il collabore localement (au sein du sillon Alpin) avec le Laboratoire d'Annecy de Physique Théorique (LAPTh), le Laboratoire souterrain de Modane (LSM)., et le Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie de Grenoble (LPSC).. Le LAPP coordonne également le projet fédératif ENIGMASS., issu de ces collaborations, qui a reçu le label « Laboratoire d’excellence » (Labex) en 2012..

Historique Le LAPP est créé en 1976 sous l’impulsion de physiciens parisiens du CNRS désireux de se rapprocher du CERN.. Les chercheurs du LAPP s’impliquent tout d’abord dans des expériences du CERN, comme UA1, puis ALEPH et L3 sur le collisionneur LEP, testant ainsi avec une grande précision les prédictions du modèle standard de physique des particules. En 1983, ils apportent une contribution à la découverte des particules Z0 et W+/- avec l’expérience UA1. Cette découverte fut récompensée par le Prix Nobel de physique en 1984. En 1993, le LAPP rejoint l’expérience BaBar au SLAC (en Californie), avec laquelle les chercheurs du LAPP ont contribué à la découverte de la « violation de CP », asymétrie entre la matière et l’anti-matière. Le succès de cette recherche a été salué par le Prix Nobel de physique 2008 décerné à M. Kobayashi et T. Maskawa pour leur prédiction de cet effet..

Les équipes ont contribué à la construction d’ATLAS, détecteur de particules auprès du LHC (successeur du LEP au CERN). En 2012, les collaborations ATLAS ET CMS annoncent la découverte du boson de Higgs, particule nécessaire à la cohérence de la théorie et responsable de la masse de toutes les particules élémentaires.. En 2013, le Prix Nobel de physique est attribué aux théoriciens François Englert et Peter Higgs, qui avaient prédit l'existence de cette particule..

Les chercheurs et ingénieurs du LAPP sont toujours à la recherche de nouvelles particules et de déviations par rapport au Modèle Standard, avec les expériences ATLAS et LHCb, ainsi qu’à travers des projets de développements techniques pour concevoir les détecteurs et les collisionneurs de demain (CLIC, ILC)...

Années 1980 Dans les années 1980, les chercheurs du LAPP démarrent des activités hors du CERN avec la recherche des oscillations de neutrinos à Bugey, puis avec les expériences Nomad, Chooz et OPERA..

Années 1990 thumb|Le spectromètre AMS-1 avant son embarquement sur la navette spatiale STS-91 en 1998 Dans les années 1990, le LAPP élargi son champ d’activités avec des expériences tournées vers les astroparticules et l’observation du cosmos : Virgo, AMS, H.E.S.S, CTA et LSST. En 1989, les chercheurs du LAPP se sont attelés à la confirmation de l’existence des ondes gravitationnelles avec Virgo, interféromètre géant installé en Italie. Une avancée majeure a eu lieu en 2015 avec la première détection de ces ondes.. Les scientifiques du LAPP ont grandement contribué à cette détection..

En 1998, le LAPP participe à la mission spatiale AMS-01, à bord de la navette Discovery de la NASA pour la mission STS-91. AMS est le premier détecteur physique de particules opérant dans l’espace. Il a pour but la recherche de la matière noire et de l’anti-matière dans l’univers. Le détecteur dans sa configuration finale est mis sur orbite sur la station spatiale internationale (ISS) en 2011..

Années 2000 En 2005, le LAPP s’investit dans le projet pour l’observation du cosmos du réseau de télescopes HESS, en Namibie, à la recherche des phénomènes les plus violents de l’Univers. Puis les chercheurs du LAPP s’engagent dans la préparation du premier observatoire mondial d’astronomie gamma, CTA, actuellement en construction...

Ces réalisations conduisent à des contacts nombreux avec le tissu industriel environnant et les autres laboratoires de l’USMB. C’est ainsi qu’en 2007 le projet MUST a vu le jour : mésocentre de calcul et de stockage, il est destiné en premier lieu aux laboratoires de l’Université Savoie Mont Blanc afin de satisfaire les besoins des chercheurs dans différentes disciplines, mais est également intégré dans la grille européenne, Tier2 du LHC et de CTA..

Années 2010 En 2015, OPERA découvre l’oscillation de neutrinos muoniques en neutrinos tauiques. À la suite de cette découverte, le LAPP continue à s'engager dans des programmes de recherches sur les neutrinos (projets STEREO, SuperNEMO et WA105/DUNE)..

Depuis 2016, le laboratoire s’attelle à la compréhension de l’énergie noire avec LSST....

En 2018, le LAPP prend la coordination internationale du projet européen H2020 ESCAPE... ESCAPE rassemble des partenaires de l'astronomie et de la physique des particules qui collaborent pour la construction de l'European Open Science Cloud.

En 2019, une équipe du LAPP remporte le Cristal Collectif du CNRS pour sa contribution au développement des télescopes de grande taille (Large Size Telescopes) du réseau CTA.

En 2019, l'Espace découvertes EUTOPIA est inauguré au sein du laboratoire... A travers cet espace multimédia, le LAPP propose aux visiteurs (grand public, scolaires, associations...) de découvrir la physique autrement..

Années 2020 En 2020, durant la pandémie de Covid-19, le LAPP mobilise le mésocentre de calcul MUST au profit de la recherche médicale pour étudier les stratégies du lutte contre la maladie. Le service mécanique du laboratoire a également fabriqué des visières de protection pour les soignants et les personnels confrontés à la Covid-19. En raisons des difficultés de déplacements dues aux confinements, le LAPP a installé en 2021 une salle de contrôle à distance, afin d'opérer le téléscope LST-1 de CTA.

En 2020, grâce à un financement de l'Union Européenne et de la Région Auvergne-Rhône-Alpes via le fonds européen de développement régional (FEDER), le LAPP lance le projet IDEFICS (Informatique, données et entreprises pour la formation et l’innovation en calcul scientifique et pour la société), en partenariat avec le LISTIC et la Fondation USMB. IDEFICS a pour but d'accompagner les entreprises dans leur transition numérique, grâce aux ressources du mésocentre MUST.

En 2023, à l'occasion de l'Année de la Physique, le LAPP inaugure une série d'événements grand public mensuels, les "Mercredis du LAPP". L'initiative est renouvelée pour 2024 et 2025.

Depuis 2024, le LAPP coordonne le projet européen OSCARS, qui a pour objectif de favoriser l'adoption de la science ouverte en Europe.

Domaines de recherche Les travaux menés au LAPP ont pour but l’étude de la physique des particules élémentaires et de leurs interactions fondamentales, ainsi que l’exploration des connexions entre l’infiniment petit et l’infiniment grand.. Ceux-ci visent, entre autres, à comprendre l’origine de la masse des particules, à percer le mystère de la matière noire ou encore à déterminer ce qui est arrivé à l’anti-matière présente dans notre univers au moment du Big-Bang.

C’est au sein de collaborations internationales que les équipes du LAPP poursuivent ces programmes expérimentaux auprès des grands accélérateurs ou des grands instruments destinés à l’observation des signaux en provenance du cosmos.

Mesures aux accélérateurs, réacteurs et processus nucléaires

ATLAS ATLAS est l’une des quatre expériences installées sur le grand collisionneur de hadrons (LHC, Large Hadron Collider) au CERN. Elle explore de nouveaux territoires de la matière, de l’énergie, de l’espace et du temps au LHC. Le détecteur ATLAS a été conçu pour comprendre notre Univers et son évolution. La collaboration étudie de nouveaux processus fondamentaux ainsi que la matière à l’échelle la plus petite jamais atteinte. Composée de scientifiques provenant de 38 pays du monde entier, elle a construit et fait fonctionner le détecteur pour enregistrer les collisions du LHC. Malgré sa grande taille et sa complexité, le détecteur permet de faire des mesures très précises. Les collisions enregistrées ont déjà donné lieu à des centaines de publications scientifiques, dont celle de la découverte du Boson de Higgs..

LHCb L’expérience LHCb est une autre des quatre expériences du LHC. Elle est conçue pour explorer de façon précise les légères différences entre matière et antimatière ainsi que pour rechercher de nouvelles particules dans les désintégrations rares des hadrons B (particules contenant un quark b ou un antiquark b). Contrairement au détecteur ATLAS, qui est fermé autour du point de collision, LHCb observe principalement les particules émises à petits angles vers l’avant dans la direction d’un des faisceaux. Il pèse , mesure de long, de large et de haut. La collaboration LHCb se compose d’environ 760 scientifiques venant de 69 laboratoires de 16 pays du monde entier..

CLIC/ILC Le projet de Collisionneur Linéaire LC (International Linear Collider, ILC ou CLIC) vise à proposer un nouvel outil pour poursuivre l’étude des composants ultimes de la matière et de leurs interactions, aujourd’hui menée au LHC. Formé de deux accélérateurs se faisant face, le ILC accélèrera et fera entrer en collision des électrons et leurs antiparticules, des positons, à haute luminosité et à des énergies jusqu’à 15 fois supérieures aux précédents accélérateurs d’électrons. Ceci, combiné à l’interaction très précise de deux particules sans sous-structure qui s’annihilent, permettra de mesurer avec une grande précision les propriétés des particules, telles que le boson de Higgs, et pourrait également éclairer des nouveaux domaines de physique tel que celui de la matière noire...

Dans le cadre de ce projet, le LAPP consacre une part importante de ses activités à la R&D sur des sujets potentiellement vecteurs d’innovation, comme la stabilisation active des faisceaux des futurs accélérateurs et la conception de détecteurs de nouvelle génération.

Observation du cosmos

AMS L’expérience AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) a pour mission de déterminer la composition du flux des rayons cosmiques de haute énergie qui arrivent sur Terre, afin d’en savoir plus sur les sources de ce rayonnement et peut-être d’éclaircir certains des principaux mystères de notre Univers : l’absence d’antimatière et la nature de la matière noire. AMS est un détecteur de physique des particules, installé le sur la station spatiale internationale par la navette américaine Endeavour (mission STS-134), en orbite à d’altitude. De conception très similaire aux expériences que l’on trouve auprès des accélérateurs de particules, ses différents instruments lui permettent de détecter le passage des rayons cosmiques, de mesurer leurs propriétés (charge électrique, énergie) et de déterminer leur nature, sans que ceux-ci ne soient perturbés ou absorbés par l’atmosphère terrestre..

Neutrinos : STEREO, SuperNEMO, Dune