Les ouvriers du secteur des fouilles ont fini de creuser le futur emplacement des gigantesques détecteurs de particules de l'expérience internationale Deep Underground Neutrino. Situées à 1,6 km sous la surface, les trois cavernes colossales sont au cœur d'un nouveau centre de recherche qui s'étend sur une zone souterraine de la taille de huit terrains de football.
Organisés par le Laboratoire national des accélérateurs Fermi du ministère américain de l'Énergie, les scientifiques de DUNE étudieront le comportement de mystérieuses particules connues sous le nom de neutrinos pour résoudre certaines des plus grandes questions concernant notre univers. Pourquoi notre univers est-il composé de matière ? Comment une étoile qui explose crée-t-elle un trou noir ? Les neutrinos sont-ils liés à la matière noire ou à d'autres particules non découvertes ?
Les cavernes offrent un espace pour quatre grands détecteurs de neutrinos, chacun ayant à peu près la taille d'un bâtiment de sept étages. Les détecteurs seront remplis d'argon liquide et enregistreront la rare interaction des neutrinos avec le liquide transparent.
Des milliards de neutrinos traversent notre corps chaque seconde sans même que nous le sachions. Avec DUNE, les scientifiques rechercheront les neutrinos provenant d'étoiles qui explosent et examineront le comportement d'un faisceau de neutrinos produit au Fermilab, situé près de Chicago, à environ 800 miles à l'est des cavernes souterraines.
Le faisceau, produit par la source de neutrinos la plus intense au monde, traversera directement la terre et la roche depuis le laboratoire Fermi jusqu'aux détecteurs DUNE dans le Dakota du Sud. Aucun tunnel n'est nécessaire pour le trajet des neutrinos.
"L'achèvement de l'excavation de ces énormes cavernes constitue une réalisation importante pour ce projet", a déclaré le directeur américain du projet, Chris Mossey. "La réalisation de cette étape prépare le projet d'installation des détecteurs qui débutera plus tard cette année et nous rapproche de la réalisation de la vision consistant à faire de cette installation souterraine de classe mondiale une réalité."
Les équipes d'ingénierie, de construction et d'excavation travaillent à 4 850 pieds sous la surface depuis 2021 au centre de recherche souterrain de Sanford, qui abrite la partie de DUNE dans le Dakota du Sud. Les équipes de construction ont démantelé l'équipement minier lourd et, pièce par pièce, l'ont transporté sous terre à l'aide d'un puits existant.
Sous terre, les ouvriers ont remonté l'équipement et ont passé près de deux ans à dynamiter et à enlever la roche. Près de 800 000 tonnes de roches ont été excavées et transportées du sous-sol vers une vaste ancienne zone minière en surface connue sous le nom d'Open Cut.
Les ouvriers commenceront bientôt à équiper les cavernes des systèmes nécessaires à l'installation des détecteurs DUNE et aux opérations quotidiennes du centre de recherche. Plus tard cette année, l'équipe du projet prévoit de commencer l'installation de la structure en acier isolée qui abritera le premier détecteur de neutrinos. L'objectif est de rendre le premier détecteur opérationnel avant fin 2028.
"L'achèvement des trois grandes cavernes et de toutes les galeries interconnectées marque la fin d'un très grand chantier. L'entrepreneur en excavation a maintenu un dossier de sécurité exemplaire en travaillant plus d'un million d'heures sans accident avec perte de temps. C'est une réalisation majeure dans ce chantier lourd. l'industrie de la construction", a déclaré Michael Gemelli du Fermilab, qui a dirigé l'excavation des cavernes par Thyssen Mining.
"Le succès de cette phase du projet peut être attribué au travail sécuritaire et dévoué des ouvriers en excavation, aux antécédents multidisciplinaires des ingénieurs du projet et du personnel de soutien. Quelle réalisation et quelle étape remarquable pour ce projet international."
Les scientifiques de DUNE sont impatients de commencer l'installation des détecteurs de particules. La collaboration DUNE, qui comprend plus de 1 400 scientifiques et ingénieurs de plus de 200 institutions dans 36 pays, a testé avec succès la technologie et le processus d'assemblage du premier détecteur.
La production de masse de ses composants a commencé. Des tests des technologies sous-jacentes aux deux détecteurs sont en cours à l'aide de faisceaux de particules au laboratoire européen du CERN.
Fourni par le Laboratoire national des accélérateurs Fermi
