Le laboratoire souterrain de Modane

Pour accéder au Laboratoire souterrain de Modane, il faut d’abord traverser la route à pied en plein milieu du tunnel de Fréjus en évitant les voitures qui transitent entre la France et l’Italie.

Elles ignorent que le laboratoire est situé derrière le 6e abri anti-incendie du tunnel.

Alors qu'en haut du mont Fréjus, le flux de rayons cosmiques est de 10 millions par mètre carré et par jour.

Au sein du laboratoire il n'arrive plus que 4 rayons cosmiques par m2 et par jour

Et il s’agit de recherche fondamentale. Et on tente de répondre à cette question primordiale : quelle est la nature de la matière cachée de l’univers.

Pour comprendre de quoi est fait l’univers on ne prend pas de télescopes mais on scrute les phénomènes de infiniment petit du côté des particules invisibles mais pourtant bien réelles.

Fabrice Piquemal, Directeur du LSM, également chercheur au Centre d'études nucléaires de Bordeaux, nous invite à faire une partie de billard cosmique sous 1700 mètres de roches savoyardes.

Il faut savoir que le LSM a un volume de 4000 m3 qui doit être exempt de poussière, d’où des souffleries qui filtrent l’air en permanence.

Il y a aussi les systèmes de refroidissement pour les détecteurs de particules du laboratoire qui eux aussi génèrent des décibels parfois assourdissants...

...ce qui ne gène absolument pas nos chercheurs en physique fondamentale.

Pour bien expliquer le phénomène, il faut imaginer une matière noire qui se conduirait comme une particule invisible. Très petite donc par rapport au noyau d’un atome, c’est un peu ce que les chercheurs de Modane tentent de repérer dans leurs détecteurs, le choc, si on fait cette comparaison d’un moustique qui rentre en collision avec une planète. L’effet est tellement ténu que l’élévation de la température due au choc dans le cristal de germanium refroidi est lui aussi infinitésimal, très difficile à observer.

25% de la matière qui nous constitue est impalpable, invisible, inidentifiable. Alors, comment les chercheurs ont-ils pu l’identifier ? Cette histoire ne date pas d’hier, il faut remonter à l’époque où la nouvelle physique, la relativité générale et la mécanique quantique cherchaient à percer les secrets de l’univers.

L'autre expérience menée au laboratoire souterrain de Modane s’appelle NEMO, pour Neutrino Ettore Majorana Observatory.

Et dévoiler la nature des neutrinos permettra de dire pourquoi nous sommes composés d’atomes... de carbone, de molécules d’eau...une chimie à base d’atomes donc de matière qui a donné la vie sur Terre.

Bref : Comment a été créé l'univers, de quoi il est composé et comment la matière va évoluer?

Le problème à Modane comme dans tous les laboratoires souterrains du monde pour repérer soit la matière noire soit étudier indirectement les neutrinos, c’est de s’affranchir autant que faire se peut, de toute particule qui viendrait perturber les expériences.

Les détecteurs sont extrêmement sensibles et le parasitage, un peu comme les ondes radio qui viendraient perturber nos postes récepteurs et nous empêcheraient d’écouter le bon signal, obligent les chercheurs à s’enterrer très profondément et à utiliser des matériaux dont la radioactivité est totalement absente.

C’est Gilles Gerbier chercheur au CEA, qui est responsable scientifique de l’expérience Edelweiss.

La question qui revient le plus souvent est de savoir s’ils ont  trouvé la particule de matière noire ? Eh bien oui, ils ont trouvé un signal. Oh ce n’est pas grand-chose, ce sont trois petits points sur un graphique géant criblé d’impacts parasites.

Mais comme pour  toute expérience, il va falloir des années pour prouver que ce n’est pas un leurre et que c’est bien le phénomène qu’on cherche. Patience donc.

Et lorsqu’elle permet des applications concrètes dans la vie de tous les jours c’est encore mieux.

Puisque ce laboratoire s’affranchit de toute radioactivité possible, et comme les détecteurs sont extrêmement sensibles, il est donc possible de mesurer, de quantifier la radioactivité de n’importe quelle matière sur la terre.

Concernant les applications concrètes c’est Jean Louis Reyss  qui travaille d'arrachepied pour étudier l’environnement en mesurant sa radioactivité naturelle qui est très faible de la matière qui nous entoure.

Au premier abord, cela n’a pas l’air facile mais c’est passionnant. Comme de jouer au billard avec les particules et des atomes, on ne sait jamais qui va gagner la partie.

Gageons que ce seront les chercheurs.