Les neutrinos sont des bêtes rusées. Seule parmi les particules fondamentales connues, ils souffrent d'une crise d'identité - s'il était possible de les mettre sur une balance, vous mesureriez de manière imprévisible l'une des trois masses possibles. Par conséquent, les trois « saveurs » des neutrinos se fondent les unes dans les autres en parcourant l'espace et la matière, ouvrant le potentiel d'asymétries matière-antimatière pertinentes pour les questions ouvertes en cosmologie. Les neutrinos font aujourd'hui l'objet d'un programme de recherche mondial dynamique en physique des particules, l'astrophysique et l'astronomie multi-messagers.

Dans un exemple frappant de collaboration internationale en physique des particules, Le CERN a maintenant accepté de produire un deuxième « cryostat » pour les détecteurs de l'expérience internationale Deep Underground Neutrino (DUNE) aux États-Unis. Les cryostats sont d'énormes récipients en acier inoxydable qui finiront par contenir et refroidir 70, 000 tonnes d'argon liquide à l'intérieur des détecteurs de l'expérience DUNE. La grande taille et les basses températures des cryostats nécessaires aux détecteurs DUNE ont nécessité une innovation en collaboration avec l'industrie du transport maritime de gaz naturel liquéfié. Le CERN s'était déjà engagé à construire le premier des quatre cryostats DUNE. Après approbation du Conseil du CERN, l'Organisation a également accepté d'en fournir une seconde.

La collaboration exploite l'expertise du CERN avec une technologie que les physiciens des neutrinos rêvent de déployer à une telle échelle depuis des décennies. Les neutrinos sont notoirement difficiles à détecter. Ils traversent la matière avec une infime chance d'interagir. Et quand ils interagissent, c'est souvent avec l'un des objets les moins bien compris de la physique, le noyau atomique, et un jet de particules et d'excitations émerge du désordre tourbillonnant de la matière hadronique. Pour obtenir suffisamment de ces particules fantomatiques pour interagir avec les noyaux en premier lieu, vous avez besoin d'un matériau cible dense, Cependant, c'est un point de départ terrible pour construire un détecteur suffisamment sensible pour reconstituer ces pulvérisations de particules en détail.

L'ancien directeur général du CERN et lauréat du prix Nobel Carlo Rubbia a proposé une solution en 1977 :les neutrinos pourraient interagir dans des réservoirs d'argon liquide, et les champs électriques pourraient amplifier de minuscules signaux causés par la douce ionisation des atomes d'argon voisins par les particules chargées créées lors de la collision, permettant de reconstituer « l'événement » comme une photographie en trois dimensions, avec une résolution exquise qui serait sans précédent pour une expérience sur les neutrinos. Une telle "chambre à projection temporelle à argon liquide" a d'abord été réalisée à grande échelle par l'expérience ICARUS au Gran Sasso, qui a été construit par INFN en Italie, rénové au CERN, et expédié à l'installation de neutrinos à base courte du Laboratoire Fermi en 2017. Chaque module de détecteur DUNE sera 20 fois plus grand. Des travaux sur ces conceptions révolutionnaires sont en cours au CERN depuis plusieurs années déjà dans la préparation et les tests de deux détecteurs "ProtoDUNE", qui ont démontré avec succès les principes opérationnels de la technologie.