La Détection des Neutrinos de Ultra-Haute Énergie
En avril 2019, une équipe de scientifiques français et chinois se rend dans les montagnes du Qinghai, une province reculée du nord-ouest de la Chine, pour y effectuer une campagne de mesures dans les longueurs d'onde radio du spectre électromagnétique : leur but est de s'assurer que les instruments qu'ils ont l'intention d'installer dans ce coin perdu ne seront pas gênés par des rayonnements radio indésirables, de la même manière que des télescopes optiques peuvent être gênés par de la pollution lumineuse.
Ils ont en effet besoin d'un environnement radio tout à fait propre pour que les antennes qu'ils espèrent pouvoir déployer là soient en mesure de détecter les signaux des gerbes de particules atmosphériques induites par l'interaction de rayons cosmiques de haute et de ultra haute énergie, avec la roche des montagnes environnantes.
La technique de détection radio autonome qu'ils mettent pour la première fois en œuvre lors de cette étape initiale devrait leur permettre un jour de voir plus GRAND (Giant Radio Array for Neutrino Detection), et de passer à la détection des neutrinos de ultra haute énergie, leur Graal.
https://grand.cnrs.fr/grand/grandproto300/
https://www.youtube.com/watch?v=UhoCB3Ptovc
Cette conférence a été donnée par Kumiko Kotera, astrophysicienne à l'IAP (présentée par Karim Benabed, avec modération des questions sur le chat par Guillaume Hébrard), dans le cadre de la Fête de la science, le 11 octobre 2020.
Les phénomènes les plus violents de l'Univers, comme les sursauts gamma, les coalescences d'étoiles à neutrons etc., nous envoient différents types de signaux, au travers de « multi-messagers » (rayons cosmiques, neutrinos, photons, ondes gravitationnelles). Le projet GRAND (Giant Radio Array for Neutrino Detection) vise à détecter ces messagers aux plus hautes énergies, en particulier des neutrinos. Les neutrinos de ultra-haute énergie sont difficiles à détecter, car ils interagissent faiblement avec la matière et leur flux arrivant sur Terre est très faible. Avec le projet GRAND, il s'agira de chercher à intercepter ces particules à l'aide d'un réseau d'antennes géant : 200 000 antennes seront déployées sur 200 000 km2 (la taille de l'Angleterre), en une vingtaine de sous-réseaux de 10 000 antennes de par le monde. Un premier prototype de 300 antennes est en train d'être construit dans le désert chinois, afin de valider les techniques de détection.
Tags : Science et techno
8 réactions à cet article
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Avec l’explication qui suit le film c’est pas plus mal.
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@mat-hac
J’ai eu vidéo privée en cliquant sur le lien youtube. -
@sls0
très intéressant ; un peu long qm pour le profane que je suis -
@vesjem
La plupart des prix Nobel de physique sont passé par les rayons cosmiques.
Les muons, positrons et autres n’ont pas été découverts dans des accéĺérateurs. Le premier accélérateur a été construit en 1952, la plupart des découvertes ce sont des analyses de photos prisent dans des chambres à bulles de traces de rayons cosmiques.
C’est à cette époque qu’il y a eu séparation entre les astrophysiciens et les physiciens des particules. Avant il n’y avait que des astrophysiciens.
Je m’y suis intéressé début des années 80, à l’époque j’étais étonné par des énergies incroyables de 10^16 eV.
Maintenant ils en sont à 10^20eV.
A 10^19eV même le magnétisme a presque pas d’influence, ça fonce. Dans l’espace il y a des photons primordiaux sans énergie, il y en a très peu, 400/cm3 mais c’est suffisant pour qu’il y ait interaction avec des protons avec une énergie de 10^20eV. Il est impossible pour ces protons de faire plus de 300 années lumières. C’est physiquement impossible pourtant il y en a qui dépassent cette énergie et en plus ils viennent de toutes les directions.
Il ne faut pas s’étonner que des physiciens s’y intéresse, du hors lois physiques.Une théorie dit que de telles énergies on en avait avant le bigbang, il y aurait des particules qui auraient survécu avec un telle potentiel énergétique. Cette théorie est élégante car elle expliquerait l’arrivée des particules de très haute énergie de tout les azimuts et en même temps ce serait une réponse à la matière noire.
Bon c’est une hypothèse, c’est possible ou pas je ne sais pas mais je la trouve élégante. Ca fait rêver en tout cas. -
@mirmillon
10 joules avec un plomb c’est normal, avec la masse d’un proton ou neutron c’est difficilement envisageable.
Le radium ça pète fort en alpha, 6×10^6eV.
Le cobalt en gamma c’est le champion avec 1,6×10^6eV.
Ici on parle jusqu’à 10^20eV.
Mes spectrométries gamma je regarde sur un minipad, si je voudrais voir une telle énergie avec la même échelle, l’écran devrait faire en largueur 100 UA ou distance de la terre au soleil pour que voir le pic d’un rayon cosmique d’ultra haute énergie.
Personnellement je trouve que c’est beaucoup. -
@mirmillon
La tasse de thé de la miss on peut la voir avec un microscope, elle n’a pas tord si la tasse est microscopique. Mais c’est vrai que son exemple est mauvais. -
@mirmillon
Il y a eu d’autres essais avant mais aux dimensions plus petites mais en dizaines de km2 quand même. Ca a permis de se faire une idée. C’était des capteurs avec scintillomètres* ce limitait la taille vu le cout. On cherchait le rayonnement et non sa transformation en onde électromagnétique.*Certainement des cuves d’eau avec des photomultiplicateurs.
J’ai un scintillomètre pour faire des spectro-gamma, c’est 10 à 30 fois plus sensible et rapide qu’un compteur Geiger-Muller pour mesurer les gamma.
C’est pas meilleur, c’est plus rapide, j’ai un compteur Geiger avec un tube panckake pour les alpha.
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