À la découverte des prototypes pour DUNE

L'intérieur de l'un des deux détecteurs prototypes de DUNE, en cours de construction au CERN. (Image : Max Brice/CERN)

Un nouveau duo prend corps dans la zone des faisceaux d'essai du CERN. De l'extérieur, on dirait une paire de Rubik’s cubes qu'une lampe magique aurait crénelés et transformés en muraille de château fort. De l'intérieur, on dirait plutôt une discothèque.

Ces deux cubes de 12 x 12 x 12 m sont les prototypes des deux grands détecteurs de l'expérience DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment). DUNE, expérience internationale située au Fermilab (États-Unis), piégera profondément sous terre des neutrinos, de minuscules particules fondamentales qui interagissent rarement avec la matière.

« En savoir plus sur les neutrinos pourrait nous aider à mieux comprendre comment l'Univers primordial a évolué et pourquoi le monde est fait de matière et non d'antimatière », souligne Stefania Bordoni, chercheuse au CERN, qui travaille sur le développement de détecteurs de neutrinos.

Ces prototypes testent deux variantes d'une technique de détection mise au point pour la première fois par Carlo Rubbia, prix Nobel de physique. Chaque cube est une sorte de thermos réfrigéré qui contiendra environ 800 tonnes d'argon liquide. Lorsqu'un neutrino percutera un atome d'argon, il émettra un signal de lumière et une cascade d'électrons, qui dériveront alors à travers une chambre chargée électriquement jusque vers les détecteurs recouvrant les parois du cube.

À l'intérieur des parois renforcées, un ballon métallique imperméable pourra se gonfler et se contracter pour supporter les changements de volume de l'argon lorsqu'il se refroidit et passe de l'état gazeux à l'état liquide.

Bien que gigantesques, ces cubes sont des modèles miniatures des détecteurs définitifs, qui seront 20 fois plus grands et contiendront au total 72 000 tonnes d'argon liquide.

Dans les mois à venir, les prototypes seront refroidis afin que l'on puisse commencer à les tester sur une ligne de faisceau spéciale dans le complexe d'accélérateurs SPS du CERN.