Archives novembre 2019

Le symposium des 20 ans de l’observatoire Pierre Auger s’est tenu du 14 au 16 novembre dernier à Malargüe en Argentine.

Le 14 novembre, après l’accueil des invités et participants, le symposium scientifique a débuté par des exposés rappelant la genèse de l’Observatoire Pierre Auger. Tout a commencé dans la tête de quelques physiciens, emmenés par James Watson Cronin (prix Nobel de physique en 1980) de l’université de Chicago et Alan Watson de l’université de Leeds. Leur objectif était de créer un gigantesque observatoire pour étudier les rayons cosmiques d’ultra haute énergie (RCUHE). Après des années passées à rassembler d’autres physiciens et ingénieurs, qui ont travaillé ensemble sur le projet, et à trouver l’endroit idéal, les premiers prototypes ont fonctionné dans la pampa dès 2001, et la construction de l’Observatoire s’est achevée en 2008.

Accueil des participants. (Crédits : Pierre Auger Observatory)

Symposium. (Crédits : Pierre Auger Observatory)

L’ensemble des avancées dans le domaine des RCUHE obtenues grâce aux mesures réalisées par l’Observatoire Pierre Auger ont été présentés, ainsi que le projet AugerPrime, dont l’objectif est d’en améliorer les performances, et déjà bien avancé dans sa réalisation. L’Observatoire Telescope Array, situé dans l’hémisphère Nord, a été également décrit ainsi que ses principaux résultats. Plusieurs exposés ont porté sur les modèles d’accélération, de propagation des RCUHE ainsi que sur les dernières avancées concernant les autres messagers du cosmos (rayons gammas, neutrinos, ondes gravitationnelles), et les liens entre les rayons cosmiques et la physique des hautes énergies explorée auprès des accélérateurs a été mis en avant par plusieurs intervenants. Pour terminer ce symposium, les perspectives dans ces domaines de recherche ont été passées en revue.

Bâtiment abritant 6 télescopes de fluorescence. (Crédits : Pierre Auger Observatory)

Détecteurs dans la pampa. (Crédits : Pierre Auger Observatory)

L’après-midi du 15 novembre a été consacré à la visite des principaux détecteurs de l’Observatoire : détecteurs de fluorescence et détecteurs Cherenkov à eau, équipé de nouveaux détecteurs à scintillation et d’antennes radio. Les visiteurs se souviendront du fort vent soufflant au sommet de la colline où se trouve un des bâtiments abritant des télescopes. Cette visite a permis aux invités de prendre conscience de l’ampleur du projet, et des difficultés entrainées par l’installation et la maintenance d’un tel observatoire dans la pampa argentine,

La journée du 16 novembre a débuté par la participation à la traditionnelle parade organisée chaque année par la municipalité de Malargüe. L’après midi, sous un chaud soleil de printemps, s’est déroulée la cérémonie célébrant la création de l’observatoire : plusieurs personnalités sont intervenues pour rappeler l’importance de cette réalisation hors norme dans la recherche internationale, pour la vie scientifique argentine et la province de Mendoza, ainsi que la ville de Malargüe. Puis une sculpture érigée sur le campus de l’Observatoire a été dévoilée. La cérémonie a été clôturée par une réception et les participants ont pu profiter d’un « asado », barbecue argentin.

Invités et membres de la collaboration participent à la parade dans l’avenue San Martìn. (Crédits : Lukas Nellen)

Cérémonie et discours devant l’ensemble des participants (Crédits : Corinne Bérat)

La sculpture est dévoilée. (Crédits : Pierre Auger Observatory)

Asado ! (Crédits : Pierre Auger Observatory)

Le dimanche 17 au matin, la collaboration Pierre Auger a débuté sa semaine de réunions de travail, qui s’est poursuivie jusqu’au vendredi.

La diplomatie scientifique en temps de crise : l’exemple du Réseau Marcel Roche au Venezuela

Afin de renforcer les liens historiques de coopération scientifique entre la France et le Venezuela, l’ambassade de France à Caracas avait soutenu la création du Réseau Marcel Roche en 2018, regroupant 5 établissements d’enseignement supérieur côté vénézuélien et 6 côté français, et promouvant les mobilités d’étudiants et de chercheurs. L’activité en 2019 fait état de 15 mobilités entrantes (d’étudiants niveaux master et doctorat en cotutelle), de 3 séjours de chercheurs vénézuéliens en France et de 4 missions d’enseignants français au Venezuela. Outil adapté à la conjoncture, le réseau fonctionne et marque le positionnement unique de la France au Venezuela en matière d’ESR.

Le Réseau Marcel Roche favorise les échanges aux niveaux équivalents aux masters et doctorats français pour les activités suivantes :

• Sessions de formation intensive dispensées par des équipes de professeurs franco-vénézuéliens dans des établissements appartenant au RMR ;
• Missions courtes de recherche pour professeurs ou chercheurs ;
• Appui à la mobilité étudiante ;
• Cotutelles de thèses doctorales ;

Les actions du RMR sont conçues dans le respect des principes d’équité et de réciprocité tout en cherchant à optimiser les ressources humaines et financières au travers de la mutualisation des moyens.

Plus d’infos sur le site de l’Ambassade de France au Venezuela.

L’APPEL À CANDIDATURE EIFFEL EST OUVERT JUSQU’AU 9 JANVIER 2020 POUR LES ÉTABLISSEMENTS FRANÇAIS D’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR.

La session 2020 de candidature au programme de Bourses Excellence Eiffel concerne 4 grands domaines d’études :

• Droit ;
• Economie et Gestion ;
• Sciences de l’ingénieur (niveau master) ; Sciences au sens large (niveau doctorat) ;
• Sciences politiques

ATTENTION : les dossiers de candidatures sont portés par les établissements d’enseignement supérieur en fonction de l’excellence des étudiants étrangers qu’ils souhaitent accueillir en formation.

Le programme de bourses Eiffel est un outil développé par le ministère de l’Europe et des Affaires étrangères afin de permettre aux établissements français d’enseignement supérieur d’attirer les meilleurs étudiants étrangers dans des formations diplômantes de niveau master et en doctorat.

Il permet de former les futurs décideurs étrangers, des secteurs privé et public, dans les domaines d’études prioritaires, et de stimuler les candidatures d’étudiants originaires de pays émergents pour le niveau master et de pays émergents et industrialisés pour le niveau doctorat.

Plus d’information : https://www.campusfrance.org/fr/le-programme-de-bourses-d-excellence-eiffel

Image composite de Centaurus A, une des galaxies à noyau actif les plus proches de nous avec un trou noir central et des jets de plasma susceptibles d’accélérer des rayons cosmiques. X-ray: NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al.; Submillimeter: MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al.; Optical: ESO/WFI

Les scientifiques de l’Observatoire Pierre Auger,  le plus grand détecteur de rayons cosmiques au monde, célébreront les vingt ans de l’Observatoire à Malargüe, province de Mendoza, en Argentine, du 14 au 16 novembre 2019. Les célébrations débuteront par un symposium qui comprendra des présentations sur les origines du projet (le CNRS est l’un des fondateurs) et présentera les domaines de recherche couverts par l’Observatoire. Le 16 novembre aura lieu une cérémonie mettant en valeur le rôle de l’Observatoire Pierre Auger et réunissant des personnalités nationales et internationales, ayant soutenu le projet.

L’Observatoire Pierre Auger couvre une superficie de 3000 km² dans la pampa argentine, par 35º de latitude sud et 65º de longitude ouest, au pied de la cordillère des Andes, à proximité de la ville de Malargüe. Il est conçu pour étudier les rayons cosmiques aux plus hautes énergies. Ce sont les particules les plus puissantes de l’Univers : leur énergie dépasse les 10²⁰ (des centaines de milliards de milliards) électronvolts (eV). En comparaison, les particules étudiées dans les plus grands accélérateurs, y compris celles accélérées par le LHC au CERN à Genève, sont dix millions de fois moins énergétiques. D’où viennent-elles ? Quelle est leur nature ? Comment atteignent-elles des énergies aussi extrêmes ? L’objectif de l’Observatoire Pierre Auger est d’apporter des réponses à ces questions.

L’étude des rayons cosmiques d’ultra haute énergie est difficile car il faut faire face à des défis expérimentaux. En effet, à ces énergies, leur flux est trop faible pour permettre leur détection directe au dessus de l’atmosphère. Ces particules cosmiques sont donc observées en analysant les cascades de milliards de particules secondaires qu’elles génèrent dans l’atmosphère et que l’on nomme « grandes gerbes atmosphériques ». Leur flux ne dépassant pas 1/km² /an au-delà de 10¹⁹ eV, il est nécessaire de couvrir des surfaces de détection gigantesques pour collecter un grand nombre d’événements.

Représentation  artistique  d’une  cascade  de  particules générée par un rayons cosmique d’ultra haute énergie. Credit: ASPERA/Novapix/L.Bret

L’Observatoire Pierre Auger, ainsi nommé en l’honneur du physicien français ayant étudié les grandes gerbes atmosphériques dès 1938, est exploité par la collaboration éponyme, rassemblant plus de 400 scientifiques de 17 pays. Sa construction a débuté en 2000. La plaine des hauts plateaux de la Pampa Amarilla autour de Malargüe est un emplacement idéal, bénéficiant d’une atmosphère claire;  l’altitude d’environ 1400 m permet de détecter les gerbes avant leur extinction. Outre sa taille exceptionnelle, l’Observatoire allie deux techniques complémentaires de détection des grandes gerbes atmosphériques.

• un réseau de 1660 détecteurs de particules, des cuves à effet Cherenkov contenant chacune 12 tonnes d’eau, afin d’échantillonner le profil latéral des gerbes, c’est-à-dire le nombre de particules traversant une surface donnée à une certaine distance du coeur de la gerbe,
• 27 télescopes à fluorescence entourant le réseau, détectant la faible lumière ultraviolette émise par les molécules d’azote de l’atmosphère lors du passage des gerbes, afin d’échantillonner leur profil longitudinal, c’est-à-dire le nombre de particules en fonction de l’altitude.

Un  des  bâtiments  abritant  6  télescopes  à fluorescence. ©  CNRS  Photothèque  /  Céline  ANAYA- GAUTIER

L’utilisation conjointe de ces deux ensembles de détection a permis à l’Observatoire Pierre Auger de franchir un saut autant qualitatif que quantitatif qui le place à la pointe des recherches dans ce domaine d’étude.  Après une quinzaine d’année de fonctionnement, les analyses bénéficient d’une statistique importante et d’une connaissance de plus en plus précise des mesures réalisées. Cela permet d’obtenir, aujourd’hui, des résultats remarquables et des avancées scientifiques dans la compréhension des phénomènes de haute énergie liés aux processus les plus violents de l’univers.

La mesure du spectre des rayons cosmiques réalisée par l’Observatoire Pierre Auger couvre une grande gamme d’énergie, allant de 3 10¹⁶ à plus de 10²⁰ eV. Plusieurs particularités ont été décelées comme par exemple la suppression brutale du flux pour une énergie supérieure à  5 10¹⁹ eV. Des limites sur les flux de photons et de neutrinos d’ultra haute énergie ont permis d’éliminer la plupart des modèles pour lesquels les rayons les plus énergétiques sont les produits de décroissance de (hypothétiques) particules très massives. L’étude de la répartition des directions d’arrivée des rayons cosmiques a fourni la preuve que les plus énergétiques viennent d’au-delà de notre galaxie, et les nombreux résultats récents sont porteurs d’espoir quant à la possibilité de mieux comprendre l’origine de ces particules cosmiques d’énergie incroyablement élevée. Pourtant, leurs sources n’ont jusqu’alors pas été identifiées de façon formelle.

Un détecteur de particules à effet Cherenkov (cuve à eau de 3,6m de diamètre) © CNRS Photothèque / Céline ANAYA-GAUTIER

Le projet AugerPrime, conçu pour améliorer les performances de l’Observatoire, permettra d’apporter les éléments de réponses indispensables pour élucider cette question. L’élément clé est l’ajout de détecteurs à scintillation sur chaque cuve à eau. Pour traiter les informations délivrées par ces deux types de détecteurs, une nouvelle électronique d’acquisition et de contrôle est développée par  la collaboration Pierre Auger et les labos impliqués (à l’exception des cartes, construites dans une société privée). Les nouveaux détecteurs sont en cours d’installation sur le site de l’Observatoire,  plusieurs sont déjà en fonctionnement.

Télescope de fluorescence, avec son miroir d’une surface de 13 m2 et sa caméra de 440 pixels constitués de photomultiplicateurs © CNRS Photothèque / Céline ANAYA- GAUTIER

Initialement, des laboratoires CNRS de l’IN2P3 et de l’INSU étaient impliqués dans le projet mais, depuis une quinzaine d’années, seuls des laboratoires de l’IN2P3 sont associés : le groupe du LPNHE a été particulièrement actif dès la phase de création du projet. La France a clairement joué un rôle majeur dans la conception et dans la construction de cet observatoire hors normes via le PCC Collège de France (devenu l’APC par la suite) et le LTFB (lNSU) lors du démarrage du projet puis avec le LAL et l’IPNO en 2000.

Les laboratoires français ont notamment réalisé l’essentiel de l’électronique des détecteurs Cherenkov, ainsi que les algorithmes et programmes informatiques essentiels au fonctionnement de l’Observatoire. Le CC-IN2P3 est devenu dès le début du projet le lieu de stockage officiel des données d’Auger ainsi que la première plateforme de simulation. Les laboratoires du LPSC et Subatech ont rejoint respectivement  la collaboration en 2006 et 2007 et ont pris en charge des responsabilités importantes dans le contrôle et le suivi du fonctionnement de l’ensemble de l’Observatoire, et la construction du premier réseau de radio-détection sur le site. Actuellement, trois laboratoires de l’IN2P3 sont membres de la collaboration Pierre Auger : le LPNHE, l’IPNO, le LPSC.  Ces deux derniers participent activement à la réalisation du projet AugerPrime, tant pour la construction des détecteurs à scintillation  que pour le développement de la nouvelle électronique.

Les chercheurs de l’IN2P3 se sont toujours fortement impliqués dans l’analyse des données et leur interprétation et ont joué un rôle très important dans l’obtention de résultats de grande qualité. Les objectifs de physique des chercheurs français sont centrés sur ceux qui ont motivé leur activité de recherche depuis les 15 dernières années. Ils poursuivent leurs études de la distribution des directions d’arrivée des rayons cosmiques, et celles concernant leur spectre en énergie, sur toute la gamme d’énergie accessible, et exploiteront de façon optimale les informations rendues disponibles par l’adjonction des nouveaux détecteurs.

LHC : Large Hadron Collider

CERN : Laboratoire européen pour la physique des particules

LPNHE : Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Energies

APC : Laboratoire Astroparticule & Cosmologie

LAL : Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire

IPNO : Institut de Physique Nucléaire d’Orsay

CC-IN2P3 : Centre de Calcul de l’IN2P3

LPSC : Laboratoire de Physique Subatomique & Cosmologie

Subatech : Laboratoire de Physique Subatomique et des technologies associées

LTFB : Laboratoire Temps Fréquence de Besançon

http://www.auger.org/

https://www.auger.org/index.php/science/journal-articles

https://www.auger.org/index.php/observatory/20th-anniversary