L’Univers mourra-t-il un jour? Avant de pouvoir répondre par l’affirmative, il nous faut d’abord prouver que les protons, une particule essentielle de la matière, possèdent bien une durée de vie ; en d’autres termes qu’ils se désagrégeront et seront réduits à néant.

En 1996, l’Institut de Recherche sur les Rayons Cosmiques de l’Université de Tokyo achevait de construire des installations de recherche pour la détection des radiations que les savants estiment émises par la désagrégation des protons. Ces installations furent baptisées Super-Kamiokande.

Super-Kamiokande fut construit dans la Préfecture de Gifu, à 1.000 mètres sous terre dans la mine désaffectée de Kamioka d’où, jusqu’en 2001 encore, l’on extrayait des minerais de zinc et autres. On creusa la roche vive, le substrat, pour y ménager une cavité cylindrique de 40 m de diamètre sur 42 m de haut. Un réservoir cylindrique contenant de l’eau pure fut installé à l’intérieur de cette caverne artificielle, et également entouré d’eau pure emplissant la cavité. Le cylindre a un diamètre de près de 40 m et sa paroi interne est littéralement tapissée de plus de dix mille tubes multiplicateurs de photo-électrons capables de détecter la lumière de Cerenkov (la lumière des radiations produites par la désagrégation des protons de la molécule d’eau.) Coût de l’installation expérimentale : dix milliards de yen.

Au-dessus du sol, la radioactivité cosmique et la radioactivité de l’atmosphère ambiante, radon et autres, engendrent un bruit de fond parasite. Parasitage qui s’atténue à mesure que l’on s’enfonce sous terre. Cet qui explique pourquoi cette installation fut enfouie le plus profondément possible.

Précédemment, en 1987, dans une installation qui était le prédécesseur du Super-Kamiokande (une version plus petite appelée Kamiokande), des chercheurs avaient déjà observé, tout à fait par hasard, que des particules élémentaires appelées neutrino étaient émises par l’explosion d’un type d’étoile appelée super-nova. Le Super-Kamiokande est une version perfectionnée construite pour observer la désagrégation du proton et aussi pour mener des recherches sur le neutrino, particule dont on savait encore fort peu de choses à l’époque.

En 1998, des neutrinos émis dans l’atmosphère furent détectés par l’installation du Super-Kamiokande, apportant ainsi la preuve que ces particules élémentaires que sont les neutrinos avaient une masse. Jusque-là, on avait considéré que les neutrinos avaient une masse zéro, cette découverte était donc un événement majeur dans l’histoire de la physique, à telle enseigne qu’elle apporta instantanément une notoriété mondiale au projet. Koshiba Masatoshi (76 ans), professeur honoraire de l’Université de Tokyo, contribua considérablement à la détection des neutrinos cosmiques, travaux pour lesquels il reçut le Prix Nobel de Physique en octobre 2002.

Également en 1998, le Centre de Recherche pour la Science des Neutrinos de l’Université du Tohoku entreprit de construire une autre installation de recherche, appelée KamLAND, dans le seul but de détecter les neutrinos. Construit sur le site du précédent Kamiokande, ce KamLAND présente une structure similaire bien qu’il soit d’un format plus petit. Sa construction coûta 2 milliards de yens.