Étape importante pour la recherche de pointe à Mayence : inauguration du Centre de Physique Fondamentale (CFP)

Inauguration du Centre de Physique Fondamentale (CFP) : (de gauche à droite) le président de l'Université de Mayence, Prof. Dr. Georg Krausch, Prof. Dr. Hartmut Wittig, coordinateur du cluster et directeur de PRISMA+, la ministre des Finances Doris Ahnen, Prof. Dr. Volker Büscher, responsable de la construction du CFP II, la chancelière de l'Université de Mayence, Dr. Kerstin Burck, Prof. Dr. Kurt Aulenbacher, responsable de la construction du CFP I, le ministre de la Science Clemens Hoch, Prof. Dr. Matthias Neubert, coordinateur du cluster et directeur de PRISMA+ et le directeur général de LBB, Holger Basten (photo : Stefan F. Sämmer)

Avec le Centre de Physique Fondamentale (CFP), la recherche de pointe du cluster d'excellence PRISMA+ à l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) bénéficie d'une infrastructure exceptionnelle : le bâtiment de laboratoire et de bureaux sur quatre étages (CFP II) constitue, avec plusieurs laboratoires de recherche, une halle de montage sur deux étages ainsi qu'une salle de conférence, l'équivalent en surface au-dessus du bâtiment de transformation et d'extension des halls d'expérimentation souterrains (CFP I), dans lesquels sera exploité le nouvel accélérateur d'électrons MESA à l'avenir.

"La construction du Centre de Physique Fondamentale (CFP) montre que : la construction universitaire a une grande importance pour le gouvernement régional. Pour l'ensemble du projet CFP, la région et le fédéral investissent environ 105,7 millions d'euros en fonds de construction et 18,3 millions d'euros pour les grands équipements et le matériel initial. Cela inclut des fonds de soutien à la construction de recherche du gouvernement fédéral d'environ 30,66 millions d'euros. La réalisation d'un nouveau bâtiment de recherche, comme le CFP, s'accompagne toujours d'un processus de planification et de construction exigeant. Il faut respecter les normes de construction les plus strictes pour créer des conditions cadres sur mesure pour les objectifs de recherche exigeants, l'utilisation d'équipements très complexes et les différentes unités fonctionnelles très variées des groupes de recherche sur le site de Mayence", explique la ministre des Finances et du Logement Doris Ahnen.

"L'Université Johannes Gutenberg de Mayence est depuis longtemps reconnue comme un site exceptionnel, à l'échelle nationale et internationale, dans le domaine de la physique nucléaire, des particules et des hadrons, ainsi que dans la construction de détecteurs et les domaines de recherche qui y sont liés. Le nouveau bâtiment de recherche crée d'excellentes conditions pour poursuivre le développement très réussi de l'université dans ce domaine. Selon le dernier Atlas des financements 2024 de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), elle occupe la première place en Allemagne en matière de financement dans le domaine de la physique, ce qui témoigne du bilan remarquable de l'université de Mayence et des chercheurs qui y travaillent dans ce domaine", déclare le ministre de la Science Clemens Hoch. Le gouvernement régional contribue à cet effort en créant de bonnes conditions et structures pour la recherche de pointe, notamment via l'initiative de recherche. Ainsi, le Land contribue à ce que l'université soit bien équipée pour la compétition internationale pour le personnel de haut niveau, la relève et les fonds de soutien, poursuit le ministre.

En 2012, dans le cadre de l'initiative d'excellence de l'époque, le cluster d'excellence PRISMA ("Physique de précision, interactions fondamentales et structure de la matière") a été approuvé, établissant ainsi un nouveau réseau de recherche en physique des particules et des hadrons. Lors de la prochaine étape de la stratégie d'excellence, cette success story s'est poursuivie, et en 2019, le cluster successeur PRISMA+ a été lancé. Près de 300 chercheurs travaillent actuellement dans le cadre du cluster d'excellence PRISMA+ sur, entre autres, la recherche sur la matière noire, dont les propriétés ne peuvent jusqu'à présent être déduites que de manière indirecte, et ont obtenu dans ce domaine des résultats scientifiques remarquables au cours des dix dernières années. "Notre cluster d'excellence a connu un développement impressionnant", déclare le président de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence, Prof. Dr. Georg Krausch. "La combinaison de mesures de précision sans précédent, de participations de premier plan à des expériences internationales majeures et de calculs innovants en physique théorique a renforcé le statut de la JGU en tant que centre mondial de la physique des particules, de l'astroparticules et des hadrons. De cette manière, PRISMA+ affine depuis plus de dix ans le profil de recherche de la JGU et renforce la visibilité nationale et internationale ainsi que la compétitivité de l'université dans la course aux financements, aux chercheurs de haut niveau et à la relève scientifique. Nous remercions donc le Land de Rhénanie-Palatinat pour son investissement et son engagement dans ce projet de construction très technique, qui ouvre à nos chercheurs des conditions de recherche à la pointe de la technologie."

"Le CFP II abrite notamment des laboratoires spécialisés pour le développement de détecteurs, y compris une salle blanche et une halle de montage de 400 mètres carrés pour la fabrication de composants de détecteurs de grande taille", explique le Prof. Dr. Volker Büscher, professeur à l'Institut de physique et responsable de la construction du CFP II. La halle dispose d'une grue intégrée et d'une entrée pour camions afin de transporter les équipements de recherche vers des installations de recherche internationales comme le CERN ou encore vers la halle souterraine d'expérimentation MESA du CFP I. "Dans les deux bâtiments, nous trouvons désormais des conditions idéales pour la recherche et le développement", ajoute le Prof. Dr. Kurt Aulenbacher, professeur à l'Institut de physique nucléaire, responsable de la construction du CFP I et chef de l'équipe de projet pour la construction du nouvel accélérateur.

Caractéristiques techniques et structurelles des différents bâtiments du CFP

Le défi lors de la construction des halls d'expérimentation souterrains (CFP I) était de se connecter de manière transparente aux halls existants des années 1960, situés jusqu'à 11 mètres de profondeur, et de mettre en œuvre les exigences de construction pour le fonctionnement d'un accélérateur. Ainsi, environ 36 pieux d'ancrage de 1,20 mètre de diamètre ont été enfoncés à environ 34 mètres dans le sol, et une dalle en béton armé de 2,5 mètres d'épaisseur a été coulée en une journée pour la protection contre les radiations.

Sur la halle de 600 mètres carrés, un bâtiment technique à deux étages d'environ 590 mètres carrés a été construit en surface. Sous la surface, le nouvel accélérateur de particules innovant MESA (Mainz Energy-Recovering Superconducting Accelerator) est déjà en cours de montage et de mise en service. De plus, un nouvel atelier avec des bureaux et des espaces de séjour de 290 mètres carrés, ainsi qu'une halle de stockage de 240 mètres carrés, ont été mis à disposition de l'institut.

La nouvelle construction du laboratoire et des bureaux CFP II complète l'extension des halls d'expérimentation souterrains existants. La planification a consisté à intégrer le CFP II dans l'espace très limité entre les bâtiments existants de la physique nucléaire et l'Institut Helmholtz de Mayence. La nouvelle construction, longue de 56 mètres, large de 31 mètres et haute de 23 mètres, utilise de manière optimale l'espace libre précédemment disponible sur la rue Staudinger, en face de l'Institut de physique. Les groupes impliqués dans le cluster d'excellence PRISMA+ sont hébergés dans le quartier de physique ainsi complété, à proximité immédiate.

Le CFP II abrite des bureaux et des laboratoires spécialisés pour six nouveaux groupes de recherche dans les domaines de la physique des neutrinos, de la physique des particules astroparticulaires, de la matière noire, de la physique de précision à faibles énergies, de la physique des accélérateurs, ainsi que le laboratoire de détecteurs PRISMA, ainsi que pour les chercheurs invités. S'y ajoutent une salle de conférence multifonctionnelle pour le Mainz Institute for Theoretical Physics (MITP) et des espaces de bureau pour l'administration du cluster d'excellence.

Les caractéristiques techniques et structurelles des différents bâtiments du Centre de Physique Fondamentale représentent des défis particuliers pour les ingénieurs spécialisés du service régional LBB et pour le bureau de planification générale DGI Bauwerk (Berlin), qui a agi en tant que maître d'œuvre. Les entreprises exécutantes étaient Leonhard Weiss (Langen) et Lindner (Arnstorf).

"De nombreux projets du service régional LBB ne sont pas des bâtiments 'standard', mais des constructions hautement spécialisées comme le CFP", explique Holger Basten, directeur général du service régional de gestion immobilière et de construction (Landesbetrieb LBB). "L'association de l'extension des bunkers de recherche à haute densité de rayonnement avec la nouvelle construction technique en surface et la nouvelle construction de laboratoires et de bureaux sur un espace restreint a été un grand défi. Au début, les chercheurs de la JGU et le LBB ont dû définir précisément leurs besoins. Lors de la phase de planification et de réalisation, nous avons collaboré avec des partenaires spécialisés dans la planification et la construction, parmi lesquels peu disposent de l'expertise nécessaire sur le marché. Je remercie tous ceux qui ont contribué par leur performance exceptionnelle et leur coopération, tant la JGU et l'équipe de projet de la succursale de Mayence du LBB, que le maître d'œuvre et toutes les entreprises exécutantes."

Recherche de pointe à Mayence – le cluster d'excellence PRISMA+

Le cluster d'excellence PRISMA+ s'intéresse aux composants fondamentaux de la matière et aux forces qui agissent entre eux. Tout cela décrit le modèle standard de la physique des particules avec une précision impressionnante – tout en laissant des questions fondamentales sans réponse : pourquoi la matière et l'antimatière n'ont-elles pas été complètement annihilées après le Big Bang ? De quoi est constituée la matière noire invisible, qui représente plus de 80 % de la masse de l'univers ? Quel est le rôle des neutrinos mystérieux dans l'univers primitif ? La recherche de cette "nouvelle physique" au-delà du modèle standard est le thème principal de PRISMA+.

Les succès scientifiques des dix dernières années incluent la participation à la découverte du boson de Higgs et la mesure de la masse du boson W avec le détecteur ATLAS au CERN, la détection d’un neutrino provenant d’une galaxie distante de trois milliards d’années-lumière avec l’expérience IceCube au pôle Sud, la mesure extrêmement précise du magnétisme du muon au Fermilab américain, qui renforce fortement les indices d’une nouvelle physique, et le développement continu de l’expérience XENON, le détecteur le plus sensible au monde pour la recherche de matière noire, dans la montagne Gran Sasso en Italie.