26/07/2017 - Commencez la construction d'une grande expérience internationale pour comprendre les neutrinos

Menéame

Avec une cérémonie tenue le vendredi 21 juillet au laboratoire sous-terrain de Sanford (Sanford Underground Research Facility, SURF) à Lead (Dakota du Sud, États-Unis), un groupe de dirigeants politiques, scientifiques et ingénieurs du monde entier a marqué le début de la construction d'une grande expérience internationale qui pourrait changer notre connaissance de l'univers. Il s'agit de l'installation Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF), qui accueillera l'expérience internationale DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), qui sera construit et exploité par 1 000 scientifiques et ingénieurs de 30 pays, dont l'Espagne. Le CIEMAT, l'Institut de physique théorique (IFT, UAM-CSIC), l'Institut de physique des hautes énergies (IFAE) et l'Institut de physique corpusculaire (IFIC, CSIC-UV) participent à sa construction.

Une fois terminé, LBNF/DUNE sera la plus grande expérience construite aux États-Unis pour étudier les propriétés des particules mystérieuses appelées neutrinos. Dévoiler les mystères de ces particules pourrait nous aider à mieux expliquer comment l'Univers fonctionne et pourquoi la matière existe.

Les institutions de dizaines de pays contribueront à la construction des composantes de DUNE. Cette expérience attirera des étudiants et de jeunes chercheurs du monde entier, formant la prochaine génération de scientifiques qui dirigeront ce domaine de recherche.

Le laboratoire Fermilab, situé à la périphérie de Chicago, produira un faisceau de neutrinos et l'enverra à 1300 kilomètres à travers la Terre jusqu'à SURF, où quatre grands détecteurs d'une hauteur de quatre étages et 70 000 tonnes d'argon liquide sous la surface seront construits pour attraper ces neutrinos.

Les scientifiques étudieront les interactions des neutrinos dans les détecteurs, afin de mieux comprendre les changements que ces particules subissent lorsqu'elles voyagent d'un point à l'autre dans une ouverture et une fermeture des yeux. Depuis sa découverte il y a plus de 60 ans, les neutrinos se sont avérés être les particules subatomiques les plus surprenantes, et qu'ils oscilent entre trois états différents est une de leurs plus grandes surprises. Cette découverte a commencé par une expérience de neutrinos solaires menée par Ray Davis dans les années 60 et menée dans la même mine souterraine qui abritera maintenant LBNF/DUNE. Davis a obtenu le prix Nobel de physique en 2002 pour cette expérience.

Les scientifiques de DUNE rechercheront également des différences dans le comportement entre les neutrinos et leurs répliques antimatière, les antineutrins, ce qui pourrait nous donner des indices sur la raison pour laquelle nous vivons dans un univers dominé par la matière. DUNE observera également les neutrinos produits dans les explosions stellaires, ce qui révélerait la formation d'étoiles à neutrons et de trous noirs. Il étudiera également si les protons vivent pour toujours ou se désintègrent éventuellement dans d'autres particules, en nous approchant de la réalisation du rêve d'Einstein: la Théorie de la Grande Unification.

Mais avant cela, il faut construire l'installation, ce qui se produira dans la prochaine décennie. Les opérateurs commenceront la construction en creuseant plus de 870 000 tonnes de roches pour créer les énormes cavernes souterraines du détecteur DUNE. Pendant ce temps, de grands prototypes de DUNE sont construits dans le laboratoire européen de physique des particules (CERN), l'un des plus grands partenaires du projet, et la technologie développée pour ces versions plus petites sera testée et développée lors de la fabrication des grands détecteurs de DUNE.

Cette installation est financée par le Bureau des sciences du Département de l'énergie des États-Unis, en collaboration avec le CERN et d'autres partenaires de trente pays. Les scientifiques qui participent à DUNE sont issus d'institutions scientifiques d'Arménie, du Brésil, de Bulgarie, du Canada, du Chili, de Chine, de Colombie, de Corée du Sud, des États-Unis, de l'Espagne, de la Finlande, de la France, de la Grèce, de l'Inde, de l'Iran, de l'Italie, du Japon, de Madagascar, du Mexique, du Pérou, de la Pologne, de la République tchèque, de la Roumanie, de la Russie, de la Suède, de la Suisse, de la Turquie, de l'Ukraine et du Royaume-Uni.

Quatre centres de recherche espagnols font partie de la collaboration scientifique de l'expérience DUNE. Ses contributions portent à la fois sur la conception et la construction de l'expérience, en particulier des détecteurs qui seront installés à SURF, et sur les études visant à optimiser l'exploitation scientifique de l'expérience. Une étape préalable et cruciale vers la construction de ces détecteurs à SURF est de fabriquer des prototypes pour tester la technologie. Cette tâche, où les institutions espagnoles participent également, est menée à bien au CERN avec la construction de deux grands prototypes, appelés Protodune single phase ou Protodune phase unique (ProtoDUNE-SP) et Protodune dual phase ou Protodune double phase (ProtoDUNE-DP), qui seront testés à partir de 2018.

Installation de l'expérience Protodune-DP dans le CERN (Source: CIEMAT)

La Unité d'excellence Maria de Maeztu du CIEMAT - Physique des Particules participe à l'expérience DUNE par l'intermédiaire du groupe des neutrinos. Le groupe comprend quatre médecins, quatre étudiants en doctorat, cinq ingénieurs et trois techniciens d'appui.

Le groupe de recherche sur les neutrinos CIEMAT de Madrid, en coordination avec l'IFAE de Barcelone, est responsable du système de détection de la lumière de Protodune-DP, formé de 36 photomultiplicateurs qui détectent et amplifient la lumière produite par les interactions de particules dans le détecteur et en font un signal électrique. Le CIEMAT procède à la caractérisation de ces photomultiplicateurs afin de comprendre leur réponse aux différents signaux de lumière. Les supports mécaniques et les composants électriques nécessaires au fonctionnement des photomultiplicateurs sont également conçus et produits par le personnel du CIEMAT. En outre, les photomultiplicateurs nécessitent un revêtement spécial qui permet de changer la lumière invisible produite dans l'argon à une longueur d'onde visible par les détecteurs, tâche accomplie par l'IFAE. Pour vérifier le bon fonctionnement des photomultiplicateurs, un système de motorisation de lumière est en cours de conception et d'essai. Afin de démontrer la technologie à grande échelle à double phase, un détecteur de 3x1x1m3 a été installé dans le CERN, qui collecte actuellement des données et les scientifiques du CIEMAT et de l'IFAE sont chargés de l'analyse de la lumière recueillie. Les résultats de cette analyse seront utiles pour compléter la conception du détecteur de Protodune-DP de 6x6x6 m3.

En outre, le CIEMAT coordonne le groupe de travail de DUNE sur la détection des neutrinos provenant de supernovas. Le signal de lumière produit par les photomultiplicateurs est essentiel en indiquant le début des événements provoqués par l'explosion d'une supernova. Les scientifiques du CIEMAT intègrent le système de détection de la lumière dans les programmes de simulation et d'analyse des données.

________________________________________

Unité de communication et de RR

CIEMAT

Un total de 105 estudiantes de Ingeniería de la Universidad Pública de Navarra (UPNA) participaron los días 2 y 3 de octubre en la quinta edición del Navarra Talent Challenge, una iniciativa que les enfrentó durante 24 horas a ocho desafíos reales planteados por empresas industriales de Navarra. El certamen, impulsado en el marco de la Cátedra Colegio de Ingenieros...

Madrid se convertirá los próximos 28 y 29 de octubre en punto de encuentro internacional de la ingeniería y las infraestructuras con la celebración del World Infrastructure Forum (WIF), una cumbre que reunirá a más de 350 líderes procedentes de más de 40 países y a más de 50 ponentes para analizar los grandes desafíos que determinarán el futuro de...

Smart City Expo World Congress 2026(SCEWC) es el evento internacional más influyente sobre innovación urbana y ciudades inteligentes. Se celebra del 3 al 5 de noviembre de 2026 en el recinto Gran Via de Fira Barcelona, bajo el lema "Urban Solutions. Real Impact". El congreso reúne a más de 27.000 profesionales, 1.100 expositores y 600 expertos globales de 130 países...

Mateu Oliver Montserrat, vicepresidente segundo del Consejo General de Colegios Oficiales de Ingenieros Industriales (CGCOII) y decano del Colegio Oficial de Ingenieros Industriales de Baleares, ha sido elegido presidente de EUREL, la organización europea que reúne a asociaciones profesionales de ingeniería y promueve la cooperación entre sus miembros y la representación de la profesión ante las instituciones europeas. La elección...

La décision de la Haute Cour de Xustiza de Galicia (TSXG) d'appliquer la doctrine de la Cour suprême et de rejeter le recours formé contre les autorisations préalables et de construction du parc éolien Bustelo a été le grand protagoniste de l'ouverture de la XIII Journée éolienne Wind Galicia 2026, dans le cadre du forum Energy Days Une information qui...