Les neutrinos, parmi les particules élémentaires les plus insaisissables, pourraient répondre à des questions fondamentales de la physique des particules. Le projet DUNE, mené à bien dans une installation souterraine, s’apprête à faire la lumière sur leurs mystères en collaboration avec des partenaires constructeurs internationaux.
Les neutrinos figurent parmi les particules élémentaires les plus insaisissables jamais découvertes. Ils possèdent une masse extrêmement faible, n’interagissant que rarement avec la matière ordinaire, mais pourraient détenir la clé pour répondre à certaines des questions les plus fondamentales en physique des particules.
Les chercheurs en charge de l’expérience Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) au sein du Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF) ont achevé la première phase d’un projet scientifique d’envergure géré par des installations américaines. Des ingénieurs et ouvriers ont retiré 800 000 tonnes de roches du Sanford Underground Research Facility à Lead, dans le Dakota du Sud, préparant ainsi le terrain pour l’un des projets de recherche les plus ambitieux sur les neutrinos et leur nature insaisissable.
Les travaux d’excavation souterraine ont été finalisés en août, et le département de l’Énergie des États-Unis trace à présent des plans pour l’utilisation du nouveau système de cavernes situé à un mile de profondeur. Cette installation abritera une série de détecteurs de neutrinos de sept étages ainsi que l’équipement scientifique nécessaire, donnant vie au projet dans les années à venir.
Le LBNF-DUNE constitue une collaboration internationale visant à « découvrir les mystères des neutrinos », déclarent les chercheurs de Fermilab. Les États-Unis travailleront en collaboration avec des partenaires constructeurs internationaux provenant de 35 pays, envoyant un « flux » de neutrinos depuis le Fermi National Accelerator Laboratory dans l’Illinois vers le détecteur distant situé dans le Dakota du Sud.
Les neutrinos traverseront des roches naturelles et de la pierre en se déplaçant de l’installation de l’Illinois vers les détecteurs souterrains dans le Dakota du Sud. Chaque détecteur sera rempli de 17 000 tonnes d’argon liquide, maximisant ainsi les chances de détecter les interactions de neutrinos tout en protégeant les détecteurs des neutrinos cosmiques.
Le processus d’excavation a nécessité trois ans, avec 800 000 tonnes de roches déplacées vers la surface pour être stockées dans une mine fermée. La prochaine étape consistera à installer le détecteur éloigné dans le nouveau système souterrain excavé, avec des opérations prévues pour 2028. Par la suite, l’équipe du LBNF-DUNE installera le détecteur « proche » au Fermilab afin de compléter l’expérience.
Le département de l’Énergie a décrit le projet LBNF-DUNE comme le début d’une nouvelle ère dans la compréhension des neutrinos et de leur rôle dans le modèle standard de la physique des particules. Bien qu’ils aient été théorisés il y a 100 ans, les neutrinos continuent de poser des problèmes aux scientifiques, notamment parce que, selon le modèle standard, ils devraient être sans masse.
Pourtant, les neutrinos ne sont pas totalement sans masse comme les photons. Bien que nous n’ayons pas mesuré leur masse exacte, les scientifiques estiment que les neutrinos pourraient détenir la clé pour résoudre le puzzle des particules au sein du modèle standard, expliquant potentiellement le déséquilibre entre la matière et l’antimatière qui façonna notre univers après le Big Bang. Le projet LBNF-DUNE vise à révéler cet élément crucial de notre compréhension scientifique.