DUNE (expérience)
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| DUNE (expérience) | |
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| Nom | DUNE (expérience) |
| Type | Expérience de physique des neutrinos |
| Pays | États-Unis |
| Site | Fermilab, Lead (Dakota du Sud), Surrey (Royaume-Uni) |
| Début | 2015 |
| Statut | En construction |
DUNE (expérience) est une expérience internationale de physique des neutrinos visant à étudier les propriétés fondamentales des neutrinos, la violation de la symétrie CP et la physique au-delà du Modèle standard. Le projet relie des infrastructures comme Fermilab, des laboratoires nationaux tels que Brookhaven National Laboratory et Lawrence Berkeley National Laboratory, ainsi que des universités comme Université de Chicago et Université de Oxford.
Présentation générale
L’expérience est conçue comme un programme à long terme impliquant des institutions telles que CERN, CEA, INFN, DESY et TRIUMF et s’appuie sur des technologies héritées d’expériences comme Super-Kamiokande, T2K et NOvA. Le montage organisationnel rappelle des collaborations antérieures comme ATLAS, CMS et IceCube et mobilise des contributions en instrumentation, simulation et analyse issues de centrales de calcul comme NERSC et GridPP.
Objectifs scientifiques
Les objectifs incluent la mesure de la hiérarchie de masse des neutrinos associée à des travaux antérieurs de SNO, la recherche de violation de la symétrie CP évoquée par des théories liées à Kobayashi–Maskawa et l’exploration de la désintégration protonique hypothétique discutée depuis Super-Kamiokande et IMB. DUNE vise aussi à détecter les neutrinos de supernova en s’appuyant sur des modèles astrophysiques développés par des groupes associés à NASA, ESA, IPPARC et Max Planck Institute for Astrophysics.
Installation et détecteurs
L’infrastructure principale comprend des détecteurs à argon liquide en profondeur installés dans l’usine souterraine de Sanford Underground Research Facility près de Lead (Dakota du Sud), tandis que le faisceau est produit par Fermilab depuis Batavia (Illinois). Les détecteurs combinent des technologies de temps de projection rappelant ICARUS et des modules d’électronique inspirés par MicroBooNE et ProtoDUNE construits en collaboration avec des laboratoires comme CEA Saclay et STFC Rutherford Appleton Laboratory.
Faisceau et site d’exécution
Le faisceau de neutrinos à haute intensité est généré par l’accélérateur principal de Fermilab après des étapes de pré-accélération liées à des installations semblables à Linac4 et des synchrotrons comparables à PS et SPS en termes de concept. Le tracé sur près de 1 300 kilomètres relie la source à la cible souterraine évoquant des projets transcontinentaux tels que Long Baseline Neutrino Facility et mobilise des accords internationaux comparables à ceux signés pour ITER.
Méthodes expérimentales et analyses
Les méthodes expérimentales reposent sur la détection des interactions neutrino-argon et l’utilisation de simulations Monte Carlo comparables à celles employées par GEANT4, GENIE et FLUKA. Les analyses intègrent des techniques d’apprentissage automatique développées dans des groupes associés à Google DeepMind, OpenAI et des équipes universitaires de MIT et Stanford University pour la reconstruction d’événements et la réduction de bruit, tout en s’appuyant sur des standards logiciels comme ceux promus par ROOT et CERN OpenLab.
Résultats et perspectives
Les résultats attendus incluent des contraintes sur la phase de violation CP en complément des mesures de T2K et NOvA, des informations sur la hiérarchie de masse en continuité avec SNO+ et des possibilités de découverte d’événements rares comme la désintégration protonique évoquée par des prédictions issues de modèles inspirés par Grand Unified Theory et SU(5). À plus long terme, DUNE pourrait fournir des signaux observables pour les neutrinos de supernova comparables aux observations de SN 1987A et contribuer à des programmes multi-messagers coordonnés avec LIGO, VIRGO et IceCube.
Collaboration et gestion du projet
La collaboration réunit des centaines de institutions, universités et laboratoires nationaux tels que University of Tokyo, University of California, Berkeley, Columbia University, University of Manchester et Université de Genève. La gouvernance combine un conseil d’institutions semblable à ceux de CERN Council et des comités de revue technique comparables à ceux utilisés pour LHCb et ALICE, avec des financements coordonnés via des agences comme DOE, NSF, UKRI, ANR et DFG.
Category:Expérience de physique des neutrinos