La France s’engage dans la construction de l’expérience internationale de neutrinos DUNE
Le 17 novembre 2023, l’IN2P3 a signé avec les organismes et agences de financement de cinq autres pays et le CERN un accord avec le laboratoire Fermilab pour la construction de détecteurs de particules dans le cadre de l’expérience de physique des neutrinos DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment). Prévue pour démarrer en 2029, l’expérience DUNE fera franchir un nouveau cap à l’étude des neutrinos et pourrait notamment expliquer pourquoi notre Univers est dominé par la matière plutôt que par l’antimatière.
L’expérience DUNE rassemble plus de 1400 scientifiques de plus de 200 institutions de recherche. Elle s’appuie sur un accélérateur de particules (PIP II) de 215 mètres de long, qui servira à produire un faisceau de neutrinos d’une intensité inégalée, dirigé depuis le complexe de Fermilab près de Chicago vers plusieurs détecteurs. Le détecteur proche est situé à Fermilab et les gigantesques détecteurs lointains souterrains sont eux situés 1300 kilomètres plus loin au Sanford Underground Research Laboratory (SURF) dans le Dakota du Sud.
Cet accord officialise l'engagement de l'IN2P3 comme principal partenaire du DOE dans la construction de l'un des deux détecteurs lointains. Ce détecteur met en œuvre à très grande échelle la technologie dite de « dérive verticale » dans une chambre à projection temporelle à argon liquide. Une technologie inspirée de 15 années de R&D conduite notamment dans les laboratoires français et dans laquelle les trainées d’électrons produites par l’interaction des neutrinos avec l’argon liquide migrent verticalement sous l’effet d’un champ électrique intense vers des plans de détection. Six laboratoires de l'institut (APC, IJCLab, IP2I, LAPP, LPSC, LP2iB) contribuent ainsi à la construction des plans de lecture de charge, de l'électronique de lecture du signal d'ionisation (et dans une moindre mesure pour le signal de lumière) ainsi qu'au système de haute tension. La construction d'un démonstrateur final à l'échelle 1/20e a été finalisée cette année sur la plateforme Neutrino du CERN, et devrait prendre des données en 2024. De plus, le CCIN2P3 héberge déjà les données prises avec les prototypes au CERN et contribuera à la capacité globale de stockage et calcul de de l'expérience.
La France apportera aussi des contributions significatives à la construction de l’accélérateur de particules PIP II (Proton Improvement Plan II).
Actuellement, les travaux d’infrastructure battent leur plein tant à Fermilab que dans le Dakota du Sud : ainsi l'excavation des grandes cavernes destinées aux détecteurs lointains de DUNE est achevée à plus de 90 %.
