Le projet DUNE, en cours de développement aux États-Unis, vise à explorer les neutrinos, des particules énigmatiques qui pourraient dévoiler des éléments essentiels concernant l’univers. Avec l’utilisation de deux détecteurs, cette initiative mobilise des chercheurs internationaux pour faire avancer notre compréhension des phénomènes subatomiques.
Des chercheurs du monde entier travaillent à capturer les neutrinos, des particules mystérieuses et fascinantes : le projet DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) actuellement développé aux États-Unis promet d’approfondir la compréhension de l’origine de l’univers.
Détail du cryostat du prototype de DUNE / Crédit : Fermilab
Un grand projet scientifique, considéré comme l’un des plus ambitieux de notre époque, cherche à répondre aux questions sur l’origine de l’univers en étudiant les neutrinos. Ce projet, nommé DUNE, est en cours de développement aux États-Unis, entre l’Illinois et le South Dakota, où deux détecteurs seront installés pour enregistrer les interactions des neutrinos.
Le premier des deux détecteurs de DUNE sera installé au Fermi National Accelerator Laboratory de Batavia, dans l’Illinois, près de la source du faisceau de neutrinos, tandis que le second, beaucoup plus grand, sera installé à plus d’un kilomètre de profondeur au Sanford Underground Research Laboratory de Lead, dans le South Dakota, à 1.300 kilomètres de la source. Ces détecteurs permettront aux scientifiques d’explorer de nouveaux phénomènes subatomiques et de potentiellement transformer notre compréhension des neutrinos et de leur rôle dans l’univers, dans une véritable collaboration impliquant 1.400 chercheurs de 30 pays différents.
Les neutrinos et l’origine de l’univers
Les neutrinos, parmi les particules les plus mystérieuses et fascinantes de l’univers, grâce à leur faible interaction avec la matière et leur abondance, offrent une occasion unique d’étudier les phénomènes cosmiques. Ils fournissent des informations allant des processus de fusion nucléaire à l’intérieur du Soleil à des événements très éloignés comme les explosions de supernovae, jusqu’à l’origine du cosmos, car on pense qu’il existe également un fond cosmique de neutrinos, produits dans les premiers instants de vie de l’univers.
Ces particules ne portent pas de charge électrique et ont une masse si faible qu’elle n’a pas encore été mesurée, mais elles peuvent traverser presque sans perturbation d’énormes couches de matière. Leur existence a été théorisée en 1930 par le physicien autrichien Wolfgang Ernst Pauli pour expliquer une apparente violation du principe de conservation de l’énergie et a été confirmée en 1956 par une expérience menée par les physiciens Clyde Cowan et Frederick Reines.
La quête pour tracer ces particules a déjà commencé, avec des détecteurs très sensibles souvent situés dans des zones extrêmes, comme l’observatoire de neutrinos Super-Kamiokande (Super-K), situé à 1 km de profondeur dans la mine de Mozumi, au Japon, qui aura bientôt son successeur, le nouveau Hyper-Kamiokande (Hyper K), prêt à activer son faisceau de neutrinos en moins de deux ans.
Parmi les détecteurs déjà opérationnels, on trouve également l’IceCube Neutrino Observatory, ou simplement IceCube, qui se situe dans les glaces de l’Antarctique, et le KM3NeT (Cubic Kilometre Neutrino Telescope), le télescope à neutrinos en eaux profondes en Méditerranée. Récemment, c’est le KM3NeT, avec son détecteur Arca situé au large de Portopalo di Capo Passero, en Sicile, qui a détecté un neutrino cosmique d’une énergie très élevée, le plus énergique jamais observé jusqu’à présent.