La Chine a commencé mercredi à remplir d’eau ultrapure le plus grand détecteur sphérique transparent au monde, ce qui signifie que la construction de l’installation de recherche sur les neutrinos a atteint sa dernière étape critique.
L’eau ultrapure, qui a été filtrée à travers plusieurs étapes du système de purification de l’eau, est injectée à un débit de 100 tonnes par heure dans le bassin de détection de l’Observatoire souterrain de neutrinos de Jiangmen (JUNO), selon l’Institut de physique des hautes énergies. sous l’égide de l’Académie chinoise des sciences, l’institution principale du projet.
Le cœur du JUNO est un détecteur à scintillateur liquide immergé dans une piscine cylindrique de 44 mètres de profondeur dans un hall souterrain enfoui profondément dans une couche de granit sur une colline à Kaiping, dans la ville de Jiangmen, dans la province du Guangdong (sud de la Chine). Le détecteur est soutenu par une coque en maille d’acier inoxydable d’un diamètre de 41,1 mètres, qui contient une sphère acrylique d’un diamètre de 35,4 mètres devant être remplie de 20 000 tonnes de scintillateur liquide.
Le détecteur est équipé de 20 000 tubes photomultiplicateurs de 20 pouces et de 25 000 tubes photomultiplicateurs de trois pouces, ainsi que de câbles, de bobines de blindage magnétique, de déflecteurs de lumière et d’autres composants.
La piscine abritant le détecteur sert de détecteur Tchérenkov à eau et de bouclier, avec un traqueur de rayons cosmiques de 1 000 mètres carrés à son sommet. Le détecteur Cherenkov à eau et le traqueur de rayons cosmiques fonctionnent ensemble pour détecter les rayons cosmiques, éliminant ainsi l’impact des rayons cosmiques sur la détection des neutrinos.
L’eau de la piscine protège également des interférences de la radioactivité naturelle de la roche environnante et d’un grand nombre de particules secondaires produites par les rayons cosmiques dans les roches voisines.
Les tubes photomultiplicateurs recouvrant les parois internes du détecteur à scintillateur liquide détecteront conjointement la lumière de scintillation produite lorsque les neutrinos sont capturés par le scintillateur liquide, convertissant les signaux lumineux en signaux électriques pour la sortie.
Par rapport au meilleur niveau international, le volume du scintillateur liquide a été multiplié par 20, le rendement photoélectronique a été multiplié par trois et la résolution énergétique a atteint un niveau sans précédent de 3 %.
Le processus de remplissage du liquide est divisé en deux étapes. La piscine et l’espace à l’intérieur de la sphère acrylique seront remplis d’eau ultra pure au cours des deux premiers mois. Après cela, l’eau à l’intérieur de la sphère acrylique sera remplacée par un scintillateur liquide dans six mois.
L’ensemble du processus de remplissage devrait être achevé en août 2025, suivi de l’exploitation formelle et de la collecte de données.
Les neutrinos, les plus petites et les plus légères des 12 particules élémentaires qui composent le monde matériel, sont électriquement neutres et se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière. Depuis le Big Bang, ils ont imprégné l’univers entier et généré divers phénomènes, tels que des réactions nucléaires à l’intérieur des étoiles, des explosions de supernova, le fonctionnement de réacteurs nucléaires et la désintégration radioactive de substances dans les roches.
Comme les neutrinos interagissent rarement avec la matière ordinaire, ils peuvent facilement traverser nos corps, nos bâtiments ou la Terre sans être ressentis, ce qui leur vaut le surnom de « particules fantômes ». En raison de leur nature insaisissable, les neutrinos sont les particules fondamentales les moins bien comprises, nécessitant des détecteurs massifs pour capturer leurs traces les plus faibles.
JUNO vise à mesurer la hiérarchie de masse des neutrinos comme objectif scientifique principal et mènera plusieurs autres projets de recherche de pointe. L’équipe JUNO comprend plus de 700 membres provenant de 17 pays et régions.
JUNO devrait devenir une installation importante pour la recherche internationale sur les neutrinos, aux côtés de l’expérience sur les neutrinos Hyper-Kamiokande au Japon et de l’expérience sur les neutrinos souterrains profonds aux États-Unis, qui sont actuellement en construction.
