Caché à plusieurs centaines de mètres sous la montagne, le projet Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) vient d’être officiellement mis en service en Chine.

Ce gigantesque observatoire souterrain, présenté comme le plus puissant détecteur de neutrinos du monde, est désormais opérationnel après une décennie de conception et de construction. Derrière ce dispositif titanesque, un but précis : percer les secrets de ces mystérieuses particules "fantômes" : les neutrinos.

Un détecteur unique au monde

Avec JUNO, la Chine installe un dispositif scientifique sans équivalent. Son cœur est constitué d’une sphère remplie de 20 000 tonnes de liquide scintillant, entourée de milliers de photomultiplicateurs capables de capter la plus infime lueur.

Son infrastructure souterraine – enfouie à près de 700 mètres de profondeur – protège l’instrument des rayons cosmiques parasites. Selon les scientifiques, ce système offre la plus grande sensibilité jamais atteinte dans l’étude des neutrinos.

JUNO detecteur neutrino chine

(Credit : JUNO Collaboration)

Ces particules, pratiquement sans masse et voyageant à travers la matière sans interaction visible, restent l’un des plus grands mystères de la physique. Comme le souligne un membre de l’équipe chinoise : "JUNO nous rapproche d’une compréhension de l’univers invisible qui échappe encore à la science moderne."

Pourquoi les neutrinos sont-ils si importants ?

Les neutrinos sont produits en abondance par des réactions nucléaires : dans le cœur des étoiles, lors des explosions de supernovae, ou encore au sein des réacteurs nucléaires terrestres. Les chercheurs espèrent que leur étude pourra répondre à des questions fondamentales sur l'origine de la matière dans l'Univers, le déséquilibre entre matière et antimatière ou l'évolution des étoiles.

En mesurant avec une précision inégalée la hiérarchie de masse des neutrinos, JUNO tente d’offrir une clé pour comprendre l’équilibre cosmique actuel. Ce champ de recherche, à la croisée de la physique des particules et de l’astronomie, pourrait aussi éclairer l’un des plus grands mystères encore non résolus : la matière noire qui compose une grande partie de l’univers observable sans pouvoir encore être détectée.

Un chantier scientifique international

Si la Chine est à la tête du projet JUNO, cet observatoire bénéficie de l’implication d’équipes internationales venues d’Europe, d’Asie et d’Amérique du Sud. Des laboratoires de renom coopèrent afin de développer les technologies de détection et les algorithmes capables de traiter l’immense quantité de données générées.

L’observatoire s’annonce aussi comme un outil complémentaire aux expériences existantes au Japon, en Europe et aux États-Unis. En travaillant ensemble, ces détecteurs répartis à travers le monde permettront de confirmer et croiser les résultats expérimentaux avec un plus haut degré de fiabilité. Ainsi, à chaque fois qu’une supernova éclatera dans notre galaxie, les signaux seront scrutés simultanément par différents instruments planétaires.

Applications et perspectives scientifiques

Au-delà de la physique fondamentale, JUNO pourrait avoir des répercussions concrètes. L’étude des neutrinos issus des réacteurs nucléaires pourrait contribuer à surveiller la production d’énergie nucléaire. Ce type de détection pourrait, dans le futur, constituer une nouvelle méthode de transparence énergétique et de contrôle.

JUNO detecteur neutrino Chine 02

(Credit : JUNO Collaboration)

Les retombées se devinent également dans l’astrophysique en apportant des éléments de réponse aux grandes questions des scientifiques sur la matière. Comme le rappelle l’un des chercheurs du projet : "En étudiant les neutrinos, nous explorons les couches cachées de la physique que rien d’autre ne nous permet d’approcher."

Une avancée majeure pour la science chinoise

L’entrée en service de JUNO illustre aussi la montée en puissance de la Chine comme acteur scientifique de premier plan. L’investissement massif dans les infrastructures, la collaboration avec des chercheurs étrangers et le lancement d’un instrument aussi ambitieux positionnent le pays à la pointe de la recherche en physique des particules. Ce projet complète d’autres grandes installations déjà en cours dans le pays.

L’avenir de JUNO s’écrit déjà sur plusieurs décennies. Ses capteurs devraient fonctionner pendant au moins vingt ans, accumulant des données d’une précision inédite. Les découvertes attendues pourraient modifier notre compréhension non seulement de la physique des particules, mais aussi de l’histoire complète de l’univers.

Une fenêtre ouverte sur l’univers invisible

En rendant possible la détection des "particules fantômes" avec une efficacité encore jamais vue, JUNO devient un outil scientifique unique. La montagne de données qui sera collectée devrait contribuer à éclairer des énigmes aussi profondes que la structure intime de la matière ou l’énergie produite par le Soleil.

Les prochaines années diront si ces travaux aboutiront peut-être à une révolution de la physique comparable à celle qu’ont représenté les grandes découvertes du XXe siècle.