Pen­dant ce temps à Mo­dane...

Québec Science - - ASTROPHYSIQUE - Par Pierre Sor­ma­ny

Pour ac­cé­der au La­bo­ra­toire sou­ter­rain de Mo­dane (LSM), le la­bo­ra­toire le plus pro­fond d’Eu­rope, il faut em­prun­ter le tun­nel de Fréjus, un étroit cou­loir rou­tier de 13 km entre Mo­dane en Sa­voie, et Bar­don­neche dans le Pié­mont ita­lien. Si les quelques tech­ni­ciens qui y tra­vaillent ont ac­cès à un mi­nus­cule es­pace de sta­tion­ne­ment en bor­dure de la route, les vi­si­teurs oc­ca­sion­nels n’ont pas le choix : il faut in­ter­rompre la cir­cu­la­tion pour per­mettre au mi­ni­bus de s’ar­rê­ter de­vant une porte cou­lis­sante, le temps de faire des­cendre les gens le plus vite pos­sible. Puis la porte se re­ferme her­mé­ti­que­ment, pour évi­ter toute pol­lu­tion.

À l’in­té­rieur, la pre­mière im­pres­sion est dé­ce­vante : une voûte de bé­ton vide et grise sert d’an­ti­chambre. Au fond, une pe­tite porte étanche donne ac­cès au la­bo. L’es­pace utile y est res­treint – à peine 450 m2. Et en­com­bré. Des bom­bonnes de gaz, des plaques de plomb em­pi­lées, des en­che­vê­tre­ments de fils, des es­ca­beaux, etc. « On uti­lise tout l’es­pace qu’on peut; sur­tout, ne tou­chez à rien », rap­pelle notre hô­tesse, Char­lotte Ric­cio, tech­ni­cienne su­pé­rieure, res­pon­sable du contrôle de qua­li­té.

Au-des­sus de nous, 1 700 m de roc. C’est un peu moins que pour le la­bo de Sud­bu­ry, en­foui à plus de 2 000 m. Dans les deux cas, le cou­vert ro­cheux sert de blin­dage na­tu­rel contre le rayon­ne­ment cos­mique qui nous ex­pose, à la sur­face, à une dose quo­ti­dienne de 8 mil­lions de par­ti­cules par mètre car­ré. Ici, ce rayon­ne­ment ne dé­passe pas quatre par­ti­cules par mètre car­ré par jour. Mais il faut aus­si te­nir compte de la ra­dio­ac­ti­vi­té na­tu­relle des ma­té­riaux ter­restres. Au LSM, on ne laisse pas en­trer l’air ex­té­rieur (qui peut conte­nir du ra­don), on dé­con­ta­mine tous les ap­pa­reils uti­li­sés dans les ex­pé­riences et on stocke les mé­taux uti­li­sés pour le blin­dage bien au-de­là de la de­mi-vie de leurs iso­topes ra­dio­ac­tifs, pour s’as­su­rer qu’ils sont inertes. «B ien­ve­nue dans l’en­droit le moins ra­dio­ac­tif du monde » confirme Char­lotte Ric­cio, en ajou­tant que, dans ce la­bo, la source prin­ci­pale de ra­dia­tion ré­si­duelle vient des émis­sions na­tu­relles… de nos corps !

L’ab­sence qua­si to­tale de ra­dia­tions dans le LSM en a fait un lieu pri­vi­lé­gié pour ca­li­brer les ap­pa­reils de me­sure et conce­voir les sys­tèmes de blin­dage uti­li­sés dans les autres ob­ser­va­toires de phy­sique des par­ti­cules. On y étu­die aus­si la crois­sance de co­lo­nies bac­té­riennes dans un en­vi­ron­ne­ment sans rayons cos­miques, ques­tion de voir l’in­fluence de ce rayon­ne­ment sur l’évo­lu­tion.

Le la­bo­ra­toire offre aus­si des ser­vices d’ana­lyse. La me­sure du rayon­ne­ment du cé­sium 137, un élé­ment qui n’exis­tait pas en na­ture avant les pre­mières bombes ato­miques de 1945, per­met de vé­ri­fier, par exemple, l’au­then­ti­ci­té de vins mil­lé­si­més sans avoir à dé­bou­cher les bou­teilles. On uti­lise aus­si cet in­di­ca­teur pour as­su­rer la tra­ça­bi­li­té de pro­duits agri­coles. « Toutes ces ana­lyses peuvent être faites ailleurs, mais le bruit de fond du rayon­ne­ment cos­mique rend les me­sures plus dif­fi­ciles. Ce qu’on réa­lise en trois jours à la sur­face, on peut le faire en quelques heures ici », ex­plique notre guide.

Mais ce n’est pas seule­ment pour fa­ci­li­ter ces ana­lyses qu’on a construit cette étrange ca­verne, en 1982. La pre­mière cible des re­cherches, c’était le neu­tri­no. Car quand on dit que tout le rayon­ne­ment cos­mique est blo­qué, on ex­clut ces par­ti­cules sans charge élec­trique et qu’on a long­temps cru sans masse.

Il y a quelques an­nées, un phy­si­cien ita­lien, Et­tore Ma­jo­ra­na, avait pos­tu­lé que le neu­tri­no pour­rait être sa propre an­ti­par­ti­cule, cette pro­prié­té pou­vant ex­pli­quer comment a été « au­to­créée » la masse qui com­pose la par­tie vi­sible de notre uni­vers. Si son hy­po­thèse est vraie, les neu­tri­nos pour­raient se dés­in­té­grer spon­ta­né­ment, en émet­tant deux élec­trons dont on connaît pré­ci­sé­ment l’éner­gie. Ce sont ces paires d’élec­trons que l’énorme dé­tec­teur de Mo­dane, bap­ti­sé Su­per-NEM O (pour Neu­tron Et­tore Ma­jo­ra­na Ob­ser­va­to­ry), tente de dé­tec­ter.

À ses cô­tés, on a ins­tal­lé le dé­tec­teur EDEL­WEISS, avec en son coeur 30 kg de balles de ger­ma­nium re­froi­dies presque au zé­ro ab­so­lu (-273,15 oC). À cette tem­pé­ra­ture, les atomes ne bougent plus. On croit tou­te­fois que le seul pas­sage de par­ti­cules mas­sives à proxi­mi­té des noyaux ato­miques pour­rait les faire os­cil­ler. EDEL­WEISS est conçu pour me­su­rer ces os­cil­la­tions. «C ’est ac­tuel­le­ment une des ex­pé­riences les plus sen­sibles au monde pour dé­tec­ter la ma­tière noire », se­lon le di­rec­teur du la­bo, Fa­brice Pi­que­mal. Il de­vra tou­te­fois faire preuve de pa­tience car, pour l’heure, les scien­ti­fiques du LSM, à l’ins­tar du reste de la com­mu­nau­té des as­tro­phy­si­ciens, n’ont tou­jours pas vu l’ombre de la « masse man­quante » de l’Uni­vers. lQS

La com­mune de Mo­dane, en France

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