Première pierre pour l’expérience neutrinos internationale DUNE aux États-Unis

Résultats scientifiques Physique des particules

Le 21 juillet 2017 marque le début des travaux pour la construction d’un détecteur de neutrinos géant. L’expérience DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) est un projet international auprès de l’infrastructure LBNF (Long Baseline Neutrino Facility) dont le démarrage est prévu d’ici à 2026 au Fermilab, près de Chicago. En France, les chercheur.e.s de six laboratoires IN2P3 et CEA sont impliqués sur les prototypes de détecteurs (ProtoDUNE) qui serviront de modèle pour la construction de ces détecteurs de neutrinos de prochaine génération.

Le neutrino est une particule élémentaire particulièrement difficile à détecter. Il interagit peu avec la matière et traverse la Terre par milliards à chaque seconde, la plupart du temps sans laisser de trace. Son rôle pourrait être crucial pour comprendre l'origine de l'asymétrie matière-antimatière dans l'univers. La mise en évidence d’une violation de cette symétrie nécessite des expériences sur faisceau de nouvelle génération comme l’experience DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), qui doit être installé sur le faisceau de neutrinos LBNF. À son démarrage, vers 2026, ce faisceau de neutrinos sera le plus intense au monde.

DUNE sera composé de deux détecteurs qui observeront les neutrinos produits sur le parcours du faisceau. L’un proche de la source sera situé au Fermilab et l’autre installé 1300 km plus loin au laboratoire souterrain de Sanford, dans le Dakota du Sud. Ce détecteur lointain sera rempli par 70 000 tonnes d'argon liquide refroidi à -185°C.

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Le prototype double-phase ProtoDune, en construction au CERN. © CERN

Les chercheur.e.s français sont très impliqués dans la préparation du détecteur lointain, au travers de la conception et la construction du prototype WA105/ProtoDUNE double-phase au CERN. Pour ce démonstrateur de 6x6x6 m3, les équipes françaises de l’IN2P3 et du CEA sont responsables du développement de l’électronique frontale et du système d’acquisition des données, et contribuent aussi au système d’alimentation haute tension et à la conception et à la construction des plans de lecture de charge des détecteurs double phase. Les chercheur.e.s sont également à la pointe dans le développement de logiciels d’analyse qui permettront de traiter les données issues des interactions entre les neutrinos et le détecteur. Au total, près de 40 checheur.e.s et ingénieur.e.s de l’IN2P3 sont impliqué.e.s sur ce prototype.

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Schéma montrant l’emplacement de la future ligne de faisceau de neutrinos et des deux détecteurs de DUNE. © Sandbox Studios, traduction CNRS/IN2P3.

 

La cérémonie d'inauguration se tiendra à 22h heure française simultanément aux laboratoires de Fermilab et de Sanford et sera webcastée.

 

DUNE a été conçue et sera construite par une collaboration internationale de plus 1 000 scientifiques dans 30 pays. En France, les laboratoires impliqués sont :

  • Laboratoire astroparticules et cosmologie (APC, CNRS/Université Paris Diderot/CEA/Observatoire de Paris)
  • Institut de physique nucléaire de Lyon (IPNL, CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1)
  • Laboratoire d'Laboratoire d’Annecy de physique des particules (LAPP, CNRS/Université Savoie Mont Blanc)
  • Laboratoire de physique nucléaire et de hautes énergies (LPNHE, CNRS/Université Pierre et Marie Curie/Université Paris Diderot)
  • Organisation for micro-electronics design and applications (Omega, CNRS)
  • Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers (Irfu, CEA-Saclay)

 

 

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Contact

Dario Autiero
Perrine Royole-Degieux
Chargée de communication