Plus d’un siècle après que les chercheurs d’or ont été attirés à Lead, dans le Dakota du Sud, l’ancienne mine Homestake de la ville attire des scientifiques à la poursuite d’un autre type de découverte. La construction de l’Expérience sur les neutrinos souterrains profonds, connue sous le nom de Dune, doit commencer à l’intérieur de cavernes situées à environ un mile sous les Black Hills.
Le projet comprendra l’assemblage de quatre détecteurs gigantesques fabriqués à partir de plus de 4 000 tonnes d’acier. Ensemble, ils contiendront 70 000 tonnes d’argon liquide refroidi à environ -200 °C. La construction des détecteurs devrait prendre près de trois ans, suivis d’une année supplémentaire pour les remplir d’argon.
Une fois opérationnel, Dune détectera des neutrinos, des particules presque dépourvues de masse qui interagissent rarement avec la matière. Environ mille milliards traversent le corps humain chaque seconde sans être remarqués. L’expérience examinera les neutrinos provenant du Soleil et d’événements stellaires lointains, ainsi que des particules envoyées par un puissant faisceau depuis Fermilab, près de Chicago, à travers environ 800 miles (1 300 km) de la Terre.
Lorsqu’un neutrino entre en collision avec un atome d’argon, il produit un éclair de lumière et un signal électrique. En analysant ces événements, les chercheurs espèrent mieux comprendre les différentes masses des particules et leur capacité à passer d’une variété à l’autre parmi trois, un phénomène appelé oscillation.
Les résultats pourraient répondre à de grandes questions en physique, notamment pourquoi l’Univers contient de la matière plutôt que des quantités égales de matière et d’antimatière. Dune recherchera de petites différences entre les neutrinos et les antineutrinos qui pourraient contribuer à expliquer ce déséquilibre. Il étudiera également les neutrinos produits par les explosions stellaires et la formation des trous noirs.
Le site possède une histoire remarquable dans la recherche sur les neutrinos. Dans les années 1960, le physicien Ray Davis a utilisé un détecteur installé profondément à l’intérieur de la mine pour enregistrer pour la première fois des neutrinos provenant du Soleil. Après la fermeture de la mine en 2001, celle-ci a été transformée en Sanford Underground Research Facility, qui accueille aujourd’hui Dune et d’autres expériences, dont Lux-Zeplin.
Le projet Dune, dirigé par les États-Unis, compte des partenaires internationaux, le Royaume-Uni fournissant des composants des détecteurs, des systèmes informatiques et la cible en graphite utilisée pour produire le faisceau de neutrinos de Fermilab. Les scientifiques décrivent l’installation comme un défi d’ingénierie majeur, comparable à la construction d’un navire sous terre.
Pour Lead, cette transformation représente le passage de l’extraction de ressources sous la Terre à l’utilisation du site souterrain pour étudier l’Univers. Les responsables locaux et les chercheurs affirment que l’installation apporte à la communauté de nouvelles activités scientifiques, des travailleurs et des possibilités.
Sources: The Guardian Science.