Antares, un télescope à neutrinos de haute énergie
Observer le ciel à 2500 mètres sous la mer

 Présentation

L'essentiel de notre connaissance de l'Univers provient de son observation à l'aide de la lumière, les photons.
Les photons bénéficient de nombreux avantages comparés aux rayons cosmiques qui bombardent en permanence notre atmosphère : ils sont produits abondamment par de nombreux phénomènes, ils sont neutres et voyagent longtemps donc permettent de voir loin. Ils sont relativement faciles à détecter sur un grand domaine de longueur d'onde (c'est-à-dire d'énergie). Ils transportent des informations détaillées sur la façon dont ils ont été produits et permettent d'appréhender le fonctionnement des objets célestes.

Mais les photons s'échappent difficilement des régions denses et chaudes des étoiles, des noyaux actifs de galaxie et autres sources très énergétiques qui peuplent l'Univers. Ces régions ne peuvent donc être étudiées directement. Leurs propriétés ne peuvent être déduites que de façon indirecte. Par exemple, les photons qui nous proviennent du Soleil sont émis depuis les couches les plus externes, la photosphère, bien loin du cœur où se produisent les réactions de fusion de l'hydrogène en hélium.

En outre, les photons interagissent avec les autres photons qui baignent l'ensemble de l'Univers (fond cosmologique à 3K ou fond infrarouge). L'observation de l'Univers en photon à haute énergie (au-delà de 10 TeV, c'est-à-dire, 10000 milliards d'électron-volts) se limite aux distances inférieures à 100 Mpc (300 millions d'années lumières. La galaxie a une taille d'environ 100 000 années lumières, et l'Univers 12 à 15 milliards d'années lumières).

Pour observer l'intimité des objets astrophysiques lointains et obtenir une description de l'Univers sur de grandes distances, il faut utiliser un messager électriquement neutre (sa trajectoire n'est alors pas déviée par les champs magnétiques), stable (il ne se désintègre pas en cours de route) et qui interagisse faiblement (il peut sortir des régions denses et atteindre les détecteurs terrestres malgré les fonds diffus de photons).

Le seul candidat remplissant toutes ces conditions à la fois est le neutrino. L'observation de neutrinos de haute énergie offre un nouveau regard sur l'Univers. Mais détecter ces neutrinos est un nouveau défi à relever, car leur faible interaction avec la matière, leur principal avantage, les rend extrêmement difficiles à observer. C'est de ce défi qu'est née l'expérience Antarès, dont le détecteur doit être à la fois extrêmement puissant afin de capter un nombre maximal de neutrinos et immergé afin d'atténuer le flux des gerbes atmosphériques.

Site officiel

 

Thèmes/programmes

 Structure et évolution des astres/sources de rayons cosmiques et matière noire
Innovation pour les systèmes de détection / Développements de détecteurs
Innovation pour les systèmes de détection / Traitement du signal et systèmes « temps réel »

 

 
Antares, un télescope à neutrinos de haute énergie

Reconstruction d'un muon descendant (printemps 2007, 5 lignes en opération). Ce muon a été produit par l'interaction du rayonnement cosmique dans l'atmopshère au-dessus du détecteur. Sa trajectoire est reconstituée à partir des signaux recueillis sur les photodétecteurs.

Objectifs

 Le but est de détecter des neutrinos de haute énergie par l’intermédiaire de la lumière Tcherenkov produite par les muons issus de l’interaction des neutrinos avec le milieu environnant. 
1. Astronomie neutrino
2. Recherche de matière sombre par la détection indirecte
 

L'observation de neutrinos de haute énergie offre un nouveau regard sur l'Univers. Le but premier de l'expérience est d'utiliser les neutrinos pour étudier les mécanismes accélérant les particules subatomiques dans les objets les plus énergétiques de l'Univers : noyaux actifs de galaxie, sursauts gamma, microquasars... Ces objets pourraient produire le rayonnement cosmique qui bombarde en permanence l'atmosphère terrestre et dont l'origine est encore inconnue. En outre, dans certains scénarios, les WIMPS, particules candidates pour expliquer la présence de la matière noire, s'accumuleraient au centre d'objets massifs, comme la Terre et le Soleil, et produiraient des neuutrinos en s'annihilant. Ces neutrinos pourraient être détectés par Antarès.

Contexte

Complémentarité avec le projet Amanda, et son successeur Icecube (USA). Ces projets observent le ciel en neutrinos à partir du pôle Sud, offrant ainsi une vue complémentaire à celle obtenue avec Antares.   

Localisation

42°50'N, 6°10'E , à 40 km au large de La Seyne-sur-Mer (près de Toulon, France)

Contribution du Dapnia

-les contributions

Le groupe du Dapnia est composé de physiciens, techniciens et ingénieurs, majoritairement impliqués dans les sujets suivants:

  • Management et planning
  • Mécanique  
  • Une grande partie de l'électronique immergée:
    • ASIC ARS
    • cartes processeur (DAQ), de conversion électro-optique (Bidicon) et concentrateur Ethernet
  • Acquisition de données off-shore
  • Production et tests des modules
  • Exploration et évaluation du site
  • Intégration et assemblage du détecteur
  • Développement de logiciels: organisation générale et reconstruction d'événements physiques
  • Etudes de physique
  • Web-communication grand public

 

Contact Thierry STOLARCZYK

 

 

Maj : 17/01/2018 (368)

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