L’expérience JUNO démarre la prise de données : l’ULB au cœur d’une aventure scientifique mondiale

Crédits photo : JUNO collaboration

Après dix années de conception et de construction dans les montagnes de la province de Jiangmen en Chine, JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory) est désormais prêt à scruter les neutrinos — ces particules invisibles, quasiment sans masse et qui traversent la matière sans laisser de traces… ou presque. Leur étude pourrait permettre de répondre à certaines des grandes questions encore ouvertes en physique des particules et en astrophysique.

« C’est un moment clé pour la collaboration JUNO et pour le groupe JUNO de l’ULB », déclare Barbara Clerbaux, directrice du service de physiques des particules de l’ULB (Faculté des Sciences) et investigatrice principale du groupe JUNO de notre université.

C’est gratifiant de voir nos expertises combinées converger dans un détecteur aussi remarquable, qui servira la communauté mondiale de la physique pendant des décennies.».

Ce grand détecteur est conçu pour collecter un échantillon inédit d’interactions de neutrinos provenant de diverses sources. Les neutrinos — particules neutres, extrêmement légères et très faiblement interactives — demeurent parmi les moins comprises en physique. JUNO réalisera des mesures cruciales afin d’améliorer notre compréhension de leurs propriétés et de répondre à des questions fondamentales en physique des particules et des astroparticules. De passionnantes découvertes nous attendent

L’expertise de l’ULB au cœur de JUNO

À l’ULB, l’équipe JUNO est basée à l’IIHE (Institut Interuniversitaire des Hautes Énergies ULB-VUB). Elle a participé à la construction du détecteur en développant un élément essentiel du système électronique : des cartes de traitement (Backend Cards, BEC), qui participent au système de déclenchement de l'expérience.  Celui-ci permet d'identifier et d'enregistrer les signaux les plus intéressants.

« Après un parcours d’une décennie allant du concept initial à la mise en œuvre finale, il est extrêmement gratifiant de voir les 180 boîtiers électroniques BEC que nous avons développés à l’ULB désormais opérationnels en souterrain. Voir ce composant critique s’intégrer avec succès dans le système de détection de JUNO, c’est comme compléter une pièce essentielle d’un puzzle scientifique et technique extraordinaire », explique l’ingénieur Yifan Yang, qui a conçu, testé et mis en service ces cartes avec ses collègues, Pierre-Alexandre Petitjean (ancien doctorant), Feng Gao (chercheur postdoctoral) et Benoît Denègre (ingénieur).

L’implication de l’équipe de l’ULB ne s’arrête pas là : elle travaille aussi sur la préparation des analyses physiques, la mise en service et l’étalonnage du détecteur, ainsi que l’analyse des toutes premières données collectées par JUNO. Marta Colomer Molla (chargée de recherche FNRS) coordonne le groupe international chargé d’analyser les neutrinos atmosphériques, tandis qu’Amina Khatun (chercheuse postdoctorale) et plusieurs étudiants s’impliquent dans l’optimisation de la détection de ces neutrinos. Nos scientifiques participent également à la recherche de signaux rares, comme ceux qui pourraient provenir d’une supernova, et contribuent à un réseau international d’alerte.

L’équipe ULB sur le site de l’expérience JUNO en Chine

« C’est extraordinaire de voir maintenant le détecteur fonctionner et enregistrer des données de haute qualité ! Ce fut un moment palpitant d’observer les premiers muons cosmiques traverser le détecteur. Nous pouvons désormais contrôler ce bruit de fond et le maintenir à un taux stable. Nous avons aussi enregistré avec succès les premiers neutrinos issus des centrales nucléaires, avec leurs signaux caractéristiques — prompt et retardé — qui seront essentiels pour l’étude des phénomènes d’oscillation des neutrinos », se réjouit Marta Colomer.

Avec ses 20.000 tonnes de liquide scintillant et la contribution de près de 700 chercheurs issus de 74 institutions à travers le monde, JUNO est parti pour ouvrir une nouvelle ère dans l’étude des neutrinos et des mystères de l’Univers.