Neutrino's zijn lastige beesten. Alleen onder bekende fundamentele deeltjes, ze lijden aan een identiteitscrisis - als het mogelijk was om ze op een weegschaal te leggen, je zou onvoorspelbaar een van de drie mogelijke massa's meten. Als resultaat, de drie 'smaken' van neutrino's gaan in elkaar over terwijl ze door ruimte en materie racen, het openen van het potentieel voor materie-antimaterie asymmetrieën die relevant zijn voor open vragen in de kosmologie. Neutrino's zijn tegenwoordig het onderwerp van een levendig wereldwijd onderzoeksprogramma in deeltjesfysica, astrofysica en multi-messenger astronomie.

In een in het oog springend voorbeeld van internationale samenwerking in de deeltjesfysica, CERN heeft nu ingestemd met de productie van een tweede "cryostaat" voor de detectoren van het internationale Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) in de VS. Cryostaten zijn enorme roestvrijstalen vaten die uiteindelijk 70, 000 ton vloeibaar argon in de detectoren van het DUNE-experiment. De grote omvang en lage temperaturen van de cryostaten die nodig zijn voor de DUNE-detectoren noopten tot innovatie in samenwerking met de vloeibaar-aardgasscheepvaartindustrie. CERN had al toegezegd de eerste van vier DUNE-cryostaten te bouwen. Na goedkeuring door de CERN-raad, de organisatie heeft nu ook ingestemd met een tweede.

De samenwerking maakt gebruik van de expertise van CERN met een technologie waarvan neutrinofysici al decennia dromen om ze op zo'n schaal in te zetten. Neutrino's zijn notoir moeilijk te detecteren. Ze stromen door de materie met een minuscule kans op interactie. En als ze interactie hebben, het is vaak met een van de minst goed begrepen objecten in de natuurkunde, de atoomkern, en een nevel van deeltjes en excitaties komt uit de wervelende puinhoop van hadronische materie. Om in de eerste plaats genoeg van deze spookachtige deeltjes te krijgen om met kernen te interageren, je hebt een dicht doelmateriaal nodig, dat is echter een verschrikkelijk uitgangspunt voor het bouwen van een detector die gevoelig genoeg is om deze sprays van deeltjes in detail te reconstrueren.

Voormalig CERN-directeur-generaal en Nobelprijswinnaar Carlo Rubbia stelde in 1977 een oplossing voor:neutrino's zouden kunnen interageren in tanks met vloeibaar argon, en elektrische velden kunnen kleine signalen versterken die worden veroorzaakt door de zachte ionisatie van naburige argonatomen door geladen deeltjes die bij de botsing zijn ontstaan, waardoor de "gebeurtenis" kan worden gereconstrueerd als een driedimensionale foto, met een voortreffelijke resolutie die ongekend zou zijn voor een neutrino-experiment. Zo'n "vloeibare-argon-tijdprojectiekamer" werd voor het eerst op grote schaal gerealiseerd door het ICARUS-experiment in Gran Sasso, die werd gebouwd door INFN in Italië, gerenoveerd bij CERN, en verscheept naar Fermilab's korte-baseline neutrino-faciliteit in 2017. Elke DUNE-detectormodule zal 20 keer groter zijn. Bij CERN wordt al enkele jaren aan deze baanbrekende ontwerpen gewerkt bij de voorbereiding en het testen van twee "ProtoDUNE"-detectoren, die met succes de operationele principes van de technologie hebben aangetoond.