Des cavernes pour observer les WIMPs !

La première étape dans le long processus d'élimination du bruit de fond est celle qui consiste à protéger le détecteur de toutes les particules qui arrivent en permanence de l'espace. Or comme il faut des épaisseurs très importantes de matériau pour arrêter la majorité de ces particules, quoi de plus naturel que de se terrer sous plusieurs centaines de mètres de roche ! C'est ce qu'ont choisi de faire plusieurs expériences, de par le monde, qui cherchent à détecter les WIMPs.

Plusieurs laboratoires ont été construits sous des montagnes :

• le laboratoire souterrain de Modane est situé dans le tunnel du Fréjus à la frontière entre la France et l'Italie
• le laboratoire souterrain du Gran Sasso est situé sous la chaîne montagneuse de l'Aquilla en Italie
• le laboratoire souterrain du Canfranc dans les Pyrénées espagnoles

Il arrive aussi que les chercheurs profitent des galeries creusées très profondément sous terre par les compagnies minières pour installer leurs expériences :

• Sudburry au Canada est une mine de métauxmétaux
• Boulby au Royaume-Uni est une mine de sel
• Kamioka au Japon est une mine de métaux

Dans la plupart de ces laboratoires le taux de particules cosmiques est réduit de plusieurs millions par rapport à un laboratoire installé en plein centre d'une ville côtière ! Par exemple dans le laboratoire souterrain de Modane une surface horizontale de 1m² sera traversée en moyenne en une journée par 4 muons qui auront été produits dans la haute atmosphèreatmosphère au-dessus de la montagne. Nous verrons plus loin que ces muons sont encore nocifs, mais déjà beaucoup moins que s'ils étaient plusieurs millions !

A ce niveau là, la partie est encore loin d'être gagnée ! La roche constituant les mursmurs du laboratoire souterrain est naturellement radioactive. Dans cette roche on trouve les éléments uranium et thorium qui sont des noyaux radioactifs naturels qui vont émettre des particules telles que les photonsphotons mais aussi des neutronsneutrons. Ces derniers sont les ennemis les plus intimes des WIMPs. En effet ils ont la capacité de parfaitement mimer l'interaction d'un WIMP ; de part leur neutralité les neutrons n'interagissent qu'avec les noyaux des atomesatomes tout comme les WIMPs. La seule façon de s'affranchir des signaux dus aux neutrons est de s'en protéger au maximum avec des boucliers spécifiques.