Super-Kamiokande

En 1987, l'expérience précurseure Kamiokande a mis en évidence par la détection de neutrinos provenant de l'explosion d'une étoile (la supernova SN 1987A, dans le Grand Nuage de Magellan), confirmant la théorie gouvernant les explosions de supernovæ. Son nom provient de Kamioka, le village montagnard où se situe l'expérience, et de NDE, signifiant tour à tour Nucleon Decay Experiment (« expérience de désintégration du nucléon ») puis Neutrino Detection Experiment (« expérience de détection du neutrino »). Pour l'anecdote, ce changement de nom intervint seulement quelques mois avant cette détection.

C'est en 1998 que Super-Kamiokande acquit sa renommée internationale en prouvant le phénomène d'oscillation du neutrino, et donc que ces particules possèdent une masse non nulle. Les neutrinos créés dans le Soleil changent de nature en se propageant jusqu'à la Terre. C'est d'ailleurs pour cette découverte que Masatoshi Koshiba reçut le prix Nobel de physique 2002. Jusqu'en 2005, ce détecteur constituait un élément de l'expérience K2K qui mesura plus précisément les paramètres d'oscillation de ces particules. Mais ce sont cette fois des neutrinos créés et donc contrôlés par l'homme grâce à un accélérateur de particules qui furent étudiés.

En 2001, un incident provoqua l'explosion de la moitié des tubes photomultiplicateurs (PMT) de l'expérience (soit plus de 5000). Des échafaudages placés dans le détecteur vidé pour nettoyer les parois avaient provoqué une fragilisation du verre d'un PMT. Lorsque l'on remplit de nouveau le détecteur, à 20 mètres de pression d'eau au-dessus de lui, ce dernier implosa. L'onde de choc provoqua la casse de tous les PMT qui étaient sous le niveau de l'eau, une vraie catastrophe pour l'expérience. Par la suite, on redisposa les PMT rescapés dans le cylindre mais en se contentant d'une surface de détection deux fois plus faible (20 % de la surface totale au lieu de 40 %). En juin 2006, la couverture initiale du détecteur en PMT a été rétablie, ouvrant ainsi la troisième période d'acquisition de l'expérience. Elle sert également de détecteur lointain à l'expérience à faisceau de neutrinos T2K, qui a débuté en 2010.

Depuis les années 2010 existe un projet appelé Hyper-Kamiokande. Ce projet est classé parmi les 28 grands projets prioritaires de l'État japonais. Treize États, de trois continents, participent à ce programme.

Outre les équipes « permanentes » de grandes réunions de coordination, voire d'inauguration ont lieu. À l'occasion de l'inauguration de 2017, le début de la construction est annoncé pour l'année 2018, avec mise en service vers le milieu des années 2020.

Le site officiel hyperk.org[4] donne des explications (et des schémas) sur ce programme. La taille de la cuve était passée de 3 millions de litres d'eau « très » pure[5], dans le premier laboratoire Kamiokande, à 50 millions de litres pour Super-Kamiokande. Hyper-Kamiokande utilisera un double cylindre de 2 x 250 mètres de long (toujours de 40 m x 40 m, et toujours à 600 m de profondeur) pour réduire l'impact « parasite » des rayonnements cosmiques. Sa capacité serait accrue, après un facteur 10 initial, de 20 fois, soit 100 millions de litres de cette eau de grande pureté, cette capacité s'accompagnant de la croissance proportionnelle du nombre de capteurs.

Enfin, pour donner un ordre de grandeur de la masse d'une barrière de plomb qui permettrait une captation « neutrinale » classique, à au moins 68 % (sans les nombreuses approximations et « astuces » déployées par ces labos), celle-ci est estimée à un chiffre de l'ordre de l'année-lumière en épaisseur.

• (en) Site officiel de l'expérience Super-Kamiokande