Les scientifiques se lancent dans une course pour découvrir la raison d'être de notre univers

Dans un laboratoire niché au-dessus de la brume des forêts du Dakota du Sud, des scientifiques cherchent la réponse à l'une des plus grandes questions de la science : pourquoi notre univers existe-t-il ?

Ils sont engagés dans une course à la réponse avec une autre équipe de scientifiques japonais, qui ont plusieurs années d'avance.

La théorie actuelle sur l'origine de l'Univers ne peut expliquer l'existence des planètes, des étoiles et des galaxies que nous voyons autour de nous. Les deux équipes construisent des détecteurs qui étudient une particule subatomique appelée neutrino dans l'espoir de trouver des réponses.

La collaboration internationale dirigée par les États-Unis espère que la réponse se trouve dans les profondeurs du sol, dans le cadre de la bien nommée Deep Underground Neutrino Experiment (Dune).

Les scientifiques se rendront à 1 500 mètres de profondeur dans trois vastes cavernes souterraines. L'échelle est telle que les équipes de construction et leurs bulldozers semblent être de petits jouets en plastique en comparaison.

Le directeur scientifique de cette installation, le Dr Jaret Heise, décrit ces grottes géantes comme des « cathédrales de la science ».

Le Dr Heise participe depuis près de dix ans à la construction de ces cavernes au Sanford Underground Research Facility (Surf). Elles isolent Dune du bruit et des radiations du monde extérieur. Aujourd'hui, Dune est prête à passer à l'étape suivante.

« Nous sommes sur le point de construire le détecteur qui changera notre compréhension de l'Univers avec des instruments qui seront déployés par une collaboration de plus de 1 400 scientifiques de 35 pays qui sont impatients de répondre à la question de savoir pourquoi nous existons », déclare-t-il.

Lors de la création de l'Univers, deux types de particules ont été créés : la matière - dont sont faites les étoiles, les planètes et tout ce qui nous entoure - et, en quantités égales, l'antimatière, l'exact opposé de la matière.

Théoriquement, ces deux types de particules auraient dû s'annuler l'un l'autre, ne laissant rien d'autre qu'une grande explosion d'énergie. Et pourtant, nous sommes là, en tant que matière.

Les scientifiques pensent que la réponse à la question de savoir pourquoi la matière existe - et pourquoi nous existons - réside dans l'étude d'une particule appelée neutrino et de son opposé antimatière, l'anti-neutrino.

Ils enverront des faisceaux de ces deux types de particules depuis les profondeurs du sous-sol de l'Illinois jusqu'aux détecteurs du Dakota du Sud, à 800 miles de là.

En effet, au cours de leur voyage, les neutrinos et les anti-neutrinos subissent de légères modifications.

Les scientifiques veulent savoir si ces changements sont différents pour les neutrinos et les anti-neutrinos. Si c'est le cas, ils pourraient trouver la réponse à la question de savoir pourquoi la matière et l'antimatière ne s'annulent pas l'une l'autre.

Dune est une collaboration internationale à laquelle participent 1 400 scientifiques de trente pays. Parmi eux, Kate Shaw, de l'université du Sussex, m'a dit que les découvertes à venir allaient "transformer" notre compréhension de l'univers et la vision que l'humanité a d'elle-même.

"Il est vraiment passionnant de constater que nous disposons aujourd'hui de la technologie, de l'ingénierie et des compétences en matière de logiciels informatiques qui nous permettront de nous attaquer à ces grandes questions", a-t-elle déclaré.

À l'autre bout du monde, des scientifiques japonais utilisent des globes dorés étincelants pour chercher les mêmes réponses. Dans toute sa splendeur, il est comme un temple de la science, reflétant la cathédrale du Dakota du Sud, située à 9 650 km de là. Les scientifiques construisent Hyper-K, qui sera une version plus grande et plus performante de leur détecteur de neutrinos actuel, Super-K.

L'équipe japonaise sera prête à activer son faisceau de neutrinos dans moins de trois ans, soit plusieurs années avant le projet américain. Tout comme Dune, Hyper-K est le fruit d'une collaboration internationale. Mark Scott, de l'Imperial College de Londres, estime que son équipe est en pole position pour faire l'une des plus grandes découvertes jamais réalisées sur l'origine de l'Univers.

« Nous nous mettons en marche plus tôt et nous disposons d'un détecteur plus grand, ce qui devrait nous permettre d'obtenir une plus grande sensibilité plus tôt que Dune », explique-t-il.

Le fait que les deux expériences fonctionnent en même temps signifie que les scientifiques en apprendront plus qu'avec une seule, mais il ajoute : "J'aimerais arriver le premier !

Linda Cremonesi, de l'université Queen Mary de Londres, qui travaille pour le projet Dune, estime toutefois que le fait d'arriver en premier ne permettra peut-être pas à l'équipe japonaise d'avoir une vision complète de ce qui se passe réellement.

"Il y a un élément de course, mais Hyper K ne dispose pas encore de tous les ingrédients nécessaires pour comprendre si les neutrinos et les anti-neutrinos se comportent différemment.

La course est peut-être lancée, mais les premiers résultats ne sont attendus que dans quelques années. La question de savoir ce qui s'est passé au début des temps pour nous faire naître reste un mystère - pour l'instant.