30 juillet 2014

Depuis la découverte d'un boson de Higgs par les expériences Atlas et CMS en juillet 2012, les physiciens des deux collaborations ont multiplié les efforts pour mesurer les propriétés de cette nouvelle particule. Après des décennies de recherches, la découverte de 2012 représente une étape historique pour le LHC et a conduit à l'attribution du Prix Nobel de Physique à Peter Higgs et Francois Englert en 2013. Une question restant ouverte après cette découverte concerne la nature de cette nouvelle particule, à savoir si elle correspond bien à celle attendue dans le cadre du modèle standard ou bien si elle est une particule différente et peut-être l'une des nombreuses particules encore à découvrir. Avec les résultats présentés aux conférences cet été, les physiciens du LHC ont commencé à apporter des réponses à ces questions et montré que, pour le moment, la particule se comporte comme le boson de Higgs du modèle standard.

 

19 mars 2014

 

Les scientifiques des expériences de physique des particules ATLAS, CDF, CMS et D0 ont, pour la première fois, joint leurs forces pour combiner leurs données et produire le premier résultat commun issu des deux plus puissants collisionneurs au monde : le Tevatron à Fermilab près de Chicago et le LHC au CERN près de Genève. Ensemble les quatre expériences ont permis d’atteindre une précision inégalée de 0,4% sur la masse de la particule la plus lourde du modèle standard : le quark top. Ceci pourrait donner des clés pour rechercher la nouvelle physique au-delà du modèle standard. Les chercheurs du CEA à l’Irfu, en collaboration avec leurs collègues du CNRS, sont au centre de cette nouvelle avancée.

14 mars 2014

 

Le 21 février 2014, les physiciens de D0 et CDF ont annoncé l'observation pour la première fois d'un mode extrêmement rare de production du quark top célibataire auprès du collisionneur proton-antiproton Tevatron : la production par interaction faible dans la voie « s ». Ce résultat concernant la particule élémentaire connue la plus lourde, le quark top, est en accord avec le taux de production du modèle standard de la physique des particules. Il a été très difficile à obtenir. En particulier, il s'appuie sur des techniques d'intelligence artificielle et a nécessité deux ans et demi d'analyse des données, après l'arrêt définitif du collisionneur en 2011. C'est un succès majeur pour les expériences du Tevatron, d'autant plus qu'il sera très difficile de réaliser une mesure similaire au LHC. L’équipe D0 de l'Irfu/SPP participe à ces mesures depuis le début et coordonne les études du quark top dans la collaboration D0 depuis plusieurs années. 

 

21 novembre 2014

Le Large Hadron Collider (LHC) au CERN a récemment mené à bien le programme de collisions de protons sur des noyaux de plomb. C’est à dessein que cette catégorie de collisions a été choisie, car elle permet d’étudier comment l’environnement nucléaire perturbe la structure interne d’un nucléon individuel donné dans le noyau de plomb. Ces effets nucléaires dits « froids » ont déjà été étudiés dans le passé. La grande nouveauté vient du bond en énergie du LHC qui était très attendu. Il permet en effet de tester notre compréhension à très haute énergie de ces effets. Une particule-sonde, le J/psi, a été privilégiée par les expériences ALICE et LHCb installées auprès du LHC. La production du J/psi y a été mesurée et est confrontée avec succès à l’extrapolation à haute énergie de notre modèle théorique. Le SPhN a activement contribué à la fois à la mesure du taux de production du J/psi en collisions proton-plomb et à l’élaboration de ce modèle.

30 janvier 2014

Une collaboration européenne combinant des prédictions issues de calculs de structure nucléaire avec des modèles de nucléosynthèse apporte, pour la première fois, une explication simple à l’abondance des terres rares dans le système solaire : une fission doublement asymétrique.

02 décembre 2014
Communiqué de presse national I Paris I 1er décembre 2014

La collaboration Planck, qui implique notamment le CNRS, le CEA, le CNES et plusieurs universités françaises, dévoile à partir d’aujourd’hui à la conférence de Ferrara (Italie) les résultats des quatre années d’observation du satellite Planck de l’Agence spatiale européenne (ESA), dédié à l’étude du « rayonnement fossile », la plus vieille lumière de l’univers. Pour la première fois, la plus ancienne image de notre univers est mesurée précisément selon deux paramètres de la lumière (en intensité et en polarisation1), sur l’ensemble de la voûte céleste. Cette lumière primordiale nous permet de « voir » les particules les plus insaisissables : la matière noire et les neutrinos fossiles.

De 2009 à 2013, le satellite Planck a observé le rayonnement fossile, la plus ancienne image de l’univers, encore appelé fonds diffus cosmologique. Aujourd’hui, avec l’analyse complète des données, la qualité de la carte obtenue est telle que les empreintes laissées par la matière noire et les neutrinos primordiaux, entre autres, sont clairement visibles.

Déjà, en 2013 la carte des variations d’intensité lumineuse avait été dévoilée, nous renseignant sur les lieux où se trouvait la matière 380 000 ans après le Big-Bang. Grâce à la mesure de la polarisation de cette lumière (pour le moment dans 4 des 7 canaux2), Planck est capable de voir comment cette matière bougeait. Notre vision de l’univers primordial devient alors dynamique. Cette nouvelle dimension et la qualité des données permettent de tester de nombreux paramètres du modèle standard de la cosmologie. En particulier, elles éclairent aujourd’hui ce qu’il y a de plus insaisissable dans l’univers : la matière noire et les neutrinos.

27 novembre 2014

Les astronomes du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ont utilisé 15 000 quasars lointains très lumineux pour mesurer la masse des neutrinos. En considérant simultanément les mesures de l'expérience BOSS et celles du fond diffus cosmologique avec les données du satellite Planck de 2013, une approche combinée aboutit à la limite à 0.15 eV, ce qui constitue la meilleure contrainte à ce jour sur la somme des masse des neutrinos. Les chercheurs de l’Irfu ont joué un rôle moteur dans cette étude.

L’expérience BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey), principale composante de la troisième génération des relevés SDSS (Sloan Digital Sky Survey), est la première à utiliser les fabuleux émetteurs que sont les quasars dans le but de cartographier l'hydrogène intergalactique gazeux et de mesurer ainsi la distribution de la matière dans l'univers âgé de 1 à 3 milliards d’années seulement. La sélection des objets à observer est réalisée par des chercheurs de l'institut de recherche sur les lois fondamentale de l'univers (Irfu, CEA). Le catalogue de quasars du relevé BOSS est produit par des chercheurs du laboratoire Astroparticule et Cosmologie (CNRS/CEA/Université Paris Diderot/Observatoire de Paris/CNES) et de l’Institut d’Astrophysique de Paris (CNRS/Université Pierre et Marie Curie).

 

Lorsque la lumière d'un quasar lointain passe à travers l'hydrogène gazeux qui constitue l’essentiel du milieu intergalactique, elle est plus ou moins absorbée selon la densité plus ou moins grande de la région traversée. Le spectre du quasar, quand il est finalement observé sur Terre par le télescope de l’expérience BOSS, comporte ainsi une succession de pics d’absorption correspondant à toutes les régions denses rencontrées sur la ligne de visée. L’analyse de ces absorptions a déjà permis de réaliser une carte de l’univers tel qu’il était il y a environ 11 milliards d’années, avec laquelle les chercheurs ont pu étudier la formation des structures à grande échelle (typiquement la centaine de millions d’années-lumière) et mesurer la vitesse d’expansion de l’univers à cette époque reculée. Dans cette nouvelle publication, l’équipe de l’Irfu s’est concentrée sur des structures beaucoup plus petites, de l’ordre de quelques millions d'années-lumière, soit de la taille d’un amas de galaxies. A cette résolution, nous observons les nuages de gaz sur le point de former des galaxies.

 

 

Ces nouvelles données sont suffisamment précises pour transmettre des informations sur l'un des ingrédients les moins bien compris de l’univers primordial: les neutrinos. De très faible masse, ces particules se déplacent dans l'univers à des vitesses proche de la vitesse de la lumière, et contrairement à la matière ordinaire, elles ne peuvent pas se regrouper pour former des galaxies. Leur présence a un effet sur la distribution des nuages de gaz, en diluant les grumeaux de l’univers primordial à l’origine de ces nuages. Les cartes cosmologiques mesurées par BOSS portent l’empreinte de l’impact des neutrinos sur les « petites » structures de l'univers, nous permettant ainsi de contraindre indirectement la masse des neutrinos.

19 octobre 2014
Premiers succès pour les prévisions d’éruptions solaires

Des chercheurs du Centre de physique théorique (CNRS/École Polytechnique) et du Service d’Astrophysique-Laboratoire AIM (CNRS/CEA/Université Paris Diderot) ont identifié un phénomène-clé dans l’émergence des éruptions solaires. A l’aide de données satellite et de modèlisations numériques, les chercheurs ont pu suivre l’évolution du champ magnétique solaire, sur une zone spécifique du Soleil ayant donné lieu à une éruption. Leurs calculs ont mis en évidence la formation d’une « corde magnétique »[1] émergeant de l’atmosphère interne du Soleil et associée à l’apparition d’une tache solaire. Ils montrent que cette structure joue un rôle important dans le déclenchement de l’éruption. En reproduisant par le calcul l’évolution complète vers l’éruption, ces travaux ouvrent la voie à la prévision des tempêtes solaires qui affectent la Terre. Ils font la Une de la revue Nature du 23 octobre 2014.

03 octobre 2014
Formation et evolution des dunes sur le satellite de Saturne

En combinant modélisation climatique et observations de la surface de Titan issues de la sonde Cassini, une équipe du Service d'Astrophysique- Laboratoire AIM (CNRS/CEA/Université Paris Diderot) et des chercheurs de l'IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris) et du laboratoire MSC (Matière et Systèmes Complexes, CNRS/Université Paris Diderot) a proposé un nouveau mode de formation et de croissance des dunes à la surface du satellite. Ce mode de croissance, également observé dans certains déserts terrestres et sur la planète Mars, serait présent de manière dominante dans les déserts de Titan et permettrait d’expliquer non seulement la forme de ces dunes, leur orientation et leur direction de croissance, mais aussi leur confinement dans la ceinture tropicale du satellite.
Les résultats de cette étude sont publiés dans le journal Geophysical Research Letters.

30 septembre 2014
Etat d’avancement et rôle du CEA dans cette mission spatiale sino-française

L’année 2014 a été particulièrement riche en actualité pour la mission SVOM (Space-based multiband astronomical Variable Objects Monitor),  projet spatial sino-français dédié à l’étude des sursauts gamma. Les décisions prises au plus haut niveau, des gouvernements en mars puis des agences spatiales respectives en août, ont permis de relancer la mission après une période de gel du projet. Suite à cette nouvelle donne, deux réunions importantes des consortium (kick-off meeting) se sont tenues en septembre, l’une à Toulouse au CNES et la seconde en Chine à Shanghai. Ces rencontres, basées principalement sur les aspects techniques de la mission constituent une étape importante vers la réalisation de la charge utile du satellite dont le lancement est fixé à 2021. Le CEA-Irfu et son Service d’Astrophysique joue un rôle majeur, en partenariat avec le CNRS, dans ce projet placé coté français sous maitrise d’œuvre du CNES.

10 juillet 2014

Installé en Namibie, l'observatoire HESS-II vient de détecter des milliers de rayons gamma en provenance du pulsar Vela situé à environ 1 000 années-lumière de la Terre dans la Voie Lactée. Grâce à un nouveau télescope géant, il a ainsi repéré son premier pulsar, une étoile à neutrons qui correspond au cœur effondré d'une étoile massive après son explosion en supernova. Il s'agit du second, après celui du Crabe en 2008, à avoir été décelé par un télescope gamma au sol. Ces premiers résultats issus de la collaboration H.E.S.S., à laquelle contribuent le CNRS et le CEA, augurent la possibilité d'explorer et de dévoiler de nombreuses sources cosmiques de rayons gamma (trous noirs supermassifs, amas de galaxies, supernovae, étoiles doubles et pulsars en particulier) dans un nouveau domaine en énergie.

 

13 mai 2014
COMMUNIQUÉ DE PRESSE NATIONAL I PARIS I 6 MAI 2014
Le champ magnétique de la Voie Lactée vient d’être révélé dans une nouvelle carte livrée par la mission Planck de l’Agence spatiale européenne (ESA). Cette image est issue des premières observations sur l’ensemble du ciel de la lumière « polarisée » émise par la poussière interstellaire de notre Galaxie. De nombreux chercheurs et ingénieurs du CNRS, du CEA, du CNES et des Universités participent à la mission Planck qui continue sa moisson de résultats. Ces analyses viennent d’être soumises, dans quatre articles, à la revue Astronomy & Astrophysics.

 

La lumière est une forme d’énergie qui nous est très familière même si certaines de ses propriétés ne sont pas facilement accessibles. L’une d’entre elles - la polarisation - est une source d’informations pour les chercheurs. Dans l’espace, la lumière émise par les étoiles, les gaz ou les poussières peut être polarisée de plusieurs façons. En mesurant cette polarisation, les astronomes peuvent étudier les processus physiques qui sont à son origine, en particulier les propriétés des champs magnétiques dans le milieu interstellaire de notre Galaxie[1].

La carte présentée ici a été obtenue en utilisant des détecteurs du satellite Planck, agissant un peu à la manière des lunettes de soleil polarisées, en version astronomique. Les tourbillons, boucles et arches de cette image tracent la structure du champ magnétique de notre Galaxie. Cette image dévoile l’organisation à grande échelle d’une partie du champ magnétique galactique. La bande sombre correspond au plan galactique : l’émission polarisée y est particulièrement intense. La structure générale révèle un motif régulier où les lignes du champ magnétique sont majoritairement parallèles au plan de la Voie Lactée.

Les observations révèlent également des variations de la direction de polarisation dans les nuages de matière proches du Soleil vus de part et d’autre de la bande sombre. Celles-ci témoignent de changements de la direction du champ magnétique dont les astrophysiciens étudient l’origine.

Les zones à haute latitude galactique ont été masquées. Le signal y est plus faible et un travail supplémentaire est requis pour mesurer et séparer la polarisation de notre Galaxie de celle du rayonnement fossile micro-onde.

 

[1] La connaissance du champ magnétique de notre galaxie est fondamentale car celui-ci est soupçonné de gouverner sur de nombreux phénomènes, tels que la trajectoire des particules chargées électriquement (les rayons cosmiques) et la formation des étoiles.

08 avril 2014

 

Les astronomes du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ont utilisé 140 000 quasars lointains pour mesurer le taux d'expansion de l'Univers quand il était âgé seulement d'un quart de son âge actuel. C'est à ce jour la meilleure mesure du taux d'expansion à quelque époque que ce soit au cours des 13 milliards d'années depuis le Big Bang. Des chercheurs de l’Irfu (CEA) et du CNRS ont joué un rôle majeur dans cette découverte.

 

 

Le baryon oscillation spectroscopic survey (BOSS), principale composante de la troisième génération de relevés SDSS, a été le premier à utiliser les gigantesques émetteurs que sont les quasars pour cartographier la distribution du gaz d'hydrogène intergalactique et ainsi mesurer la structure de l'Univers jeune. La sélection des objets à observer est réalisée par des chercheurs de l'institut de recherche sur les lois fondamentale de l'Univers (CEA) et le catalogue de quasars BOSS final est produit par des chercheurs du laboratoire Astroparticule et Cosmologie (CNRS/CEA/Université Paris Diderot/Observatoire de Paris/CNES) et de l’Institut d’Astrophysique de Paris (CNRS/Université Pierre et Marie Curie).

Il y a trois ans, BOSS a utilisé 14 000 quasars pour produire les plus grandes cartes 3D de l'Univers.
Il y a deux ans, avec 48 000 quasars, il a détecté dans ces cartes les oscillations acoustiques baryoniques, témoins des inhomogénéités de l'univers primordial. Aujourd’hui, avec plus de 140 000 quasars, il a obtenu des mesures extrêmement précises de la taille de ces structures, qui ont été présentées lors de la réunion d'avril 2014 de la société américaine de physique à Savannah, en Géorgie.

 

27 janvier 2014
Une nouvelle methode de recontruction livre les plus fins details du fond diffus

En utilisant les dernières données des satellites Planck et WMAP, le laboratoire CosmoStat (LCS) du CEA-IRFU vient de fournir l'image la plus complète et la plus précise du fond diffus micro-onde de l'Univers considéré comme la lumière primordiale émise au début de l'expansion. La nouvelle carte du fond diffus a été construite grâce à une nouvelle méthode de séparation de composantes appelée LGMCA, particulièrement bien adaptée à la séparation des avant-plans galactiques qui brouillent l'image de fond. A la différence des résultats précédents, la nouvelle carte permet de restituer les détails du fond diffus sur l’intégralité du ciel y compris dans le plan galactique, région du ciel où l’estimation est particulièrement difficile. Elle permet également de réduire plus efficacement des défauts introduits par l'existence du gaz chaud des amas de galaxies. Ces résultats sont en cours de publication dans la revue Astronomy & Astrophysics et ont été présentés le 21 janvier 2014 lors de la conférence "Horizon de la Statistique" à l'Institut Henri Poincaré (Paris).

27 novembre 2014

Les astronomes du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ont utilisé 15 000 quasars lointains très lumineux pour mesurer la masse des neutrinos. En considérant simultanément les mesures de l'expérience BOSS et celles du fond diffus cosmologique avec les données du satellite Planck de 2013, une approche combinée aboutit à la limite à 0.15 eV, ce qui constitue la meilleure contrainte à ce jour sur la somme des masse des neutrinos. Les chercheurs de l’Irfu ont joué un rôle moteur dans cette étude.

L’expérience BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey), principale composante de la troisième génération des relevés SDSS (Sloan Digital Sky Survey), est la première à utiliser les fabuleux émetteurs que sont les quasars dans le but de cartographier l'hydrogène intergalactique gazeux et de mesurer ainsi la distribution de la matière dans l'univers âgé de 1 à 3 milliards d’années seulement. La sélection des objets à observer est réalisée par des chercheurs de l'institut de recherche sur les lois fondamentale de l'univers (Irfu, CEA). Le catalogue de quasars du relevé BOSS est produit par des chercheurs du laboratoire Astroparticule et Cosmologie (CNRS/CEA/Université Paris Diderot/Observatoire de Paris/CNES) et de l’Institut d’Astrophysique de Paris (CNRS/Université Pierre et Marie Curie).

 

Lorsque la lumière d'un quasar lointain passe à travers l'hydrogène gazeux qui constitue l’essentiel du milieu intergalactique, elle est plus ou moins absorbée selon la densité plus ou moins grande de la région traversée. Le spectre du quasar, quand il est finalement observé sur Terre par le télescope de l’expérience BOSS, comporte ainsi une succession de pics d’absorption correspondant à toutes les régions denses rencontrées sur la ligne de visée. L’analyse de ces absorptions a déjà permis de réaliser une carte de l’univers tel qu’il était il y a environ 11 milliards d’années, avec laquelle les chercheurs ont pu étudier la formation des structures à grande échelle (typiquement la centaine de millions d’années-lumière) et mesurer la vitesse d’expansion de l’univers à cette époque reculée. Dans cette nouvelle publication, l’équipe de l’Irfu s’est concentrée sur des structures beaucoup plus petites, de l’ordre de quelques millions d'années-lumière, soit de la taille d’un amas de galaxies. A cette résolution, nous observons les nuages de gaz sur le point de former des galaxies.

 

 

Ces nouvelles données sont suffisamment précises pour transmettre des informations sur l'un des ingrédients les moins bien compris de l’univers primordial: les neutrinos. De très faible masse, ces particules se déplacent dans l'univers à des vitesses proche de la vitesse de la lumière, et contrairement à la matière ordinaire, elles ne peuvent pas se regrouper pour former des galaxies. Leur présence a un effet sur la distribution des nuages de gaz, en diluant les grumeaux de l’univers primordial à l’origine de ces nuages. Les cartes cosmologiques mesurées par BOSS portent l’empreinte de l’impact des neutrinos sur les « petites » structures de l'univers, nous permettant ainsi de contraindre indirectement la masse des neutrinos.

04 septembre 2014

Le 4 septembre 2014, la revue Nature publie la découverte, par une équipe internationale incluant un ingénieur-chercheur de l‎’‎Irfu, des frontières de notre superamas de galaxies. Comme le montre la visualisation réalisée à l’Irfu, ce superamas, auquel appartient notre galaxie, la Voie lactée, se révèle bien plus vaste que ce que l’on croyait depuis 50 ans.

 

Cette étude, fondée sur la reconstruction et la visualisation des bassins d‎’‎attraction gravitationnelle à partir des vitesses particulières des galaxies spirales, a été menée conjointement par Brent Tully (University of Hawaii), Hélène Courtois (Université de Lyon), Yehuda Hoffman (Hebrew University, Jerusalem), et Daniel Pomarède, ingénieur-chercheur au Laboratoire d‎’‎Ingénierie Logicielle des Applications Scientifiques (Lilas) du Sédi à l‎’‎Irfu.

Dans cette étude, le logiciel de visualisation de données en trois dimensions SDvision, développé au Lilas dans le cadre du projet COAST, a permis de découvrir et de comprendre la structure tridimensionnelle de notre superamas, en reconstruisant et visualisant les lignes de courant le long desquelles se déplacent les galaxies, mettant en évidence un bassin d‎’‎attraction distinct de ceux des superamas voisins. Ce résultat exceptionnel correspond à la première utilisation du logiciel SDvision sur des données observationnelles, l’application ayant été développée à l’origine pour visualiser des données massives de simulation.

09 octobre 2014

La construction de ESS (European Spallation Source), destinée à devenir la source de neutrons la plus puissante au monde, est lancée à Lund (Suède). Ce très grand instrument international vise à fournir des faisceaux de neutrons pour la recherche fondamentale et la recherche appliquée. Au titre de l’engagement de la France, le CNRS et le CEA participent à sa construction qui devrait s’achever à l’horizon 2019.

07 juillet 2014
 
 
 
Au cours d’une cérémonie organisée à Saclay le 07 juillet, les représentants du CERN et du CEA ont signé l’accord de collaboration « Reasearch and development for future LHC superconducting magnets ».
 
 
 
 
 

L’accord signé le 7 juillet  permet de prolonger, pour trois nouvelles années, les collaborations existantes entre le CERN et le CEA pour développer les aimants à fort champ magnétique et porte sur les sujets suivants :

  • Étude et fabrication d’un modèle de quadripôle à grande ouverture Q4 en niobium-titane (NbTi). Ce travail devra se poursuivre au-delà de l’accord pour fournir les aimants nécessaires à HL-LHC
  • Poursuite de la fabrication d’un dipôle de 13 T en Nb3Sn. Ce projet a été démarré dans le cadre de FP7 EuCARD et des développements technologiques sont encore nécessaires. Le dipôle sera utilisé dans FRESCA2 ,la station d’essais de conducteurs du CERN.
  • Développement de la technologie des supraconducteurs à haute température critique avec, en particulier la réalisation d’inserts dipolaires permettant de produire 5 à 6 T dans un champ externe de 13 T.
  • Étude et modélisation du comportement mécanique de câbles supraconducteurs de type Rutherford. Ce type de câble est actuellement le plus utilisé pour le NbTi et le Nb3Sn.

 

Des discussions sont déjà engagées pour définir le contenu des prochaines collaborations entre le CERN et le CEA, dans la perspective des ambitieux accélérateurs du futur.

 

contact : Jean-michel Rifflet

 

 

 

 

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