Faits marquants 2011
Le Conseil d'Administration de la Fondation Simone et Cino del Duca vient d'attribuer le grand prix scientifique 2011 au Professeur Romain Teyssier, Ingénieur au Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) et professeur à l'Université de Zurich.
Le Grand Prix scientifique de la Fondation Simone et Cino del Duca – Institut de France, doté de 300 000 euros, est destiné à récompenser une équipe de chercheurs scientifiques français ou étrangers.
Le Prix 2011 avait pour thème :
« Modélisation scientifique de phénomènes complexes, traitement de l’information associée et simulations numériques ».
Le Jury, composé d’éminents scientifiques en majorité membres de l’Académie des sciences, attribue le Prix 2011 au Pr. Romain Teyssier et à son équipe afin de récompenser leurs découvertes majeures dans le domaine de la modélisation numérique des phénomènes galactiques.
Le Prix sera remis par Mme Catherine Bréchignac, Secrétaire perpétuel de l’Académie des sciences
sous la Coupole de l’Institut de France
Mercredi 8 juin 2011 à 15 heures
avec les autres Grands Prix scientifiques et culturels des fondations de l’Institut de France : Christophe et Rodolphe Mérieux, Louis D. , NRJ et Lefoulon-Delalande
Du 23 au 28 mai 2011 s'est tenue à Annecy (Haute Savoie) la dernière édition de la Conférence Quark Matter qui a regroupé 770 participants venus de tous les continents, dans l'organisation de laquelle s'est impliqué le groupe ALICE de l'Irfu. Cette série de conférences, dédiées à la physique du Plasma de Quark-Gluon (QGP), où théoriciens et expérimentateurs se retrouvent pour confronter leur travaux, est une tradition depuis plus de 20 ans. Des résultats venant de prises des données du LHC (CERN) ont été montrés et en particulier ceux venant des premières collisions avec des faisceaux de plomb à une énergie record de 1.38 TeV/nucléon, permettant d'atteindre une énergie de 2.76 TeV pour les collisions nucléon-nucléon, un ordre de grandeur supérieure à celle obtenue avec l'accélérateur RHIC de Brookhaven (USA). Les premiers résultats font état de la formation d'un QGP liquide quasi-parfait très dense, dans la prolongation de ce qui a été observé à RHIC. Au LHC, la température de ce milieu est 30% plus élevée, le volume est deux fois plus grand et la densité d'énergie est trois fois plus importante. Parmi les résultats majeurs on peut citer: le flot de hadrons plus important, la suppression des hadrons à haute impulsion transverse, l'étouffement des jets et la suppression des quarkonia, particules formées d'une paire quark-antiquark charmés. Le groupe ALICE de l'Irfu s'intéresse plus particulièrement à cette dernière thématique.
Antares(1) , télescope sous-marin immergé à 2500 mètres dans les abysses méditerranéens, scrute le ciel au travers de la Terre en détectant des neutrinos. Aujourd’hui plusieurs milliers d’entre eux ont été observés, permettant au télescope d’enquêter, comme jamais auparavant, sur la présence de sources de neutrinos de haute énergie dans la Voie lactée. L’expérience participe ainsi à la quête centenaire des origines du rayonnement cosmique.
Les neutrinos sont des particules qui interagissent très peu avec la matière. Émis dans les cataclysmes les plus violents de l’Univers, leur détection pourrait permettre de prouver que ces phénomènes sont à l’origine des particules du rayonnement cosmique. Ces dernières bombardent la Terre en permanence après avoir été déviées par les champs magnétiques interstellaires ou intergalactiques, ce qui empêche de déterminer leur origine.
Les expériences Atlas et CMS du LHC ont présenté le 13 décembre au Cern, à Genève, l’avancement de leur recherche du boson de Higgs du Modèle standard de la physique des particules. Leurs résultats s’appuient sur l’analyse d’un volume de données beaucoup plus grand que les résultats présentés lors des conférences d’été. Cette accumulation de données permet de marquer un progrès sensible dans la quête du boson de Higgs, mais ne suffit pas pour trancher sur l’existence ou la non-existence de cette insaisissable particule.
La principale conclusion est que, si le boson de Higgs du Modèle standard existe, le plus probable est que sa masse est circonscrite par l’expérience Atlas dans le créneau 116-130 GeV et par l’expérience CMS dans le créneau 115-127 GeV. Les deux collaborations ont trouvé des indices prometteurs dans cette gamme de masses, mais ceux-ci ne sont pas encore assez solides pour qu’il soit possible de parler de découverte. Les équipes du CNRS/IN2P3 et du CEA/Irfu ont joué un rôle de premier plan dans ces analyses.
Pour retracer l’histoire de l’Univers, les physiciens ont besoin d’en faire des images à ses différents âges et ce jusqu’à des temps remontant à des dizaines de milliards d’années.
Les scientifiques du Sloan Digital Sky Survey (SDSS-III), dont un groupe de l’Irfu et du CNRS (IN2P3 et INSU) font partie, ont réalisé la plus grande carte de l'Univers lointain à partir du relevé BOSS (Baryon Oscillations Spectroscopic Survey). Cette carte en trois dimensions montre la position dans l’espace et dans le temps des nuages de gaz d'hydrogène intergalactique. Elle a été obtenue en utilisant la lumière des objets les plus brillants du cosmos, les quasars, qui éclairent ces nuages que l’on peut alors imager. Plus de 14 000 quasars ont été utilisés pour réaliser cette première carte de l’hydrogène de l’Univers, dont la 3e dimension permet de remonter le temps. Fin 2014, une nouvelle carte sera établie à l’aide de d’un nombre de quasars dix fois supérieur. Elle offrira alors un aperçu inédit de l'Univers tel qu’il existait il y a 11 milliards d'années et elle permettra d’étudier comment l'expansion de l'Univers a évolué au cours de son histoire.
La collaboration Sloan Digital Sky Survey-III, qui regroupe notamment des chercheurs du CNRS et du CEA, vient de mettre à la disposition de la communauté scientifique internationale le plus grand relevé du ciel jamais effectué, à l’occasion de la réunion annuelle de la Société Américaine d’Astronomie qui se tient à Seattle du 10 au 13 janvier 2011. Ce relevé a permis de construire une image et un catalogue de sources d’une grande partie du ciel en cinq couleurs et d’une qualité sans précédent (couverture du ciel, profondeur, précision de la mesure des luminosités). Le catalogue, qui contient environ 470 millions d’objets (galaxies, étoiles, quasars…), fait l’objet d’une publication dans la revue Astrophysical Journal Supplements.
Les expériences Atlas et CMS du LHC ont présenté le 13 décembre au Cern, à Genève, l’avancement de leur recherche du boson de Higgs du Modèle standard de la physique des particules. Leurs résultats s’appuient sur l’analyse d’un volume de données beaucoup plus grand que les résultats présentés lors des conférences d’été. Cette accumulation de données permet de marquer un progrès sensible dans la quête du boson de Higgs, mais ne suffit pas pour trancher sur l’existence ou la non-existence de cette insaisissable particule.
La principale conclusion est que, si le boson de Higgs du Modèle standard existe, le plus probable est que sa masse est circonscrite par l’expérience Atlas dans le créneau 116-130 GeV et par l’expérience CMS dans le créneau 115-127 GeV. Les deux collaborations ont trouvé des indices prometteurs dans cette gamme de masses, mais ceux-ci ne sont pas encore assez solides pour qu’il soit possible de parler de découverte. Les équipes du CNRS/IN2P3 et du CEA/Irfu ont joué un rôle de premier plan dans ces analyses.
Le 30 septembre 2011 à 14 h 32 heure locale, le détecteur D0 a définitivement suspendu sa prise de données sur faisceaux. Quelques secondes plus tard, Helen Edward, la responsable de la construction du Tevatron dans les années 80, a fait cesser les dernières collisions dans le Tevatron, puis coupé le courant des électro-aimants qui ont guidé les faisceaux à travers le Tevatron pendant 28 ans. Cet moment historique a été suivi d’une « lab-wide party » où tous les anciens et actuels collaborateurs du Tevatron on célébré l’événement.
L’hypothèse de l’existence d'un 4ieme neutrino, appelé neutrino stérile, pourrait être testée en détectant les neutrinos classiques émis par les désintégrations d’une source radioactive de quelques grammes de cérium-144. Dans un article publié dans Physical Review Letters, le groupe Double Chooz de l’Irfu propose d’installer une telle source au centre de grands détecteurs comme KamLAND, Borexino, SNO+, ou LENA.
Rappel du contexte:
En janvier 2011 le groupe Double Chooz de l’Irfu a publié des résultats surprenants sur le flux d’antineutrinos produits par la fission de l’uranium et du plutonium dans les réacteurs de centrales nucléaires [1]. Une réanalyse des expériences conduites ces trente dernières années auprès de réacteurs montre un déficit de 6% du nombre de neutrinos observés par rapport à ces nouvelles prédictions. C’est l’anomalie des antineutrinos de réacteur [2]. Cette anomalie pourrait s’expliquer par l’existence d’une nouvelle particule, un quatrième neutrino, alors que les physiciens n’en ont pour le moment référencé que trois. Ce neutrino ne serait sensible qu’à la gravitation et échapperait donc aux détecteurs de neutrinos classiques. Pour cette raison il est appelé neutrino stérile.
Les physiciens de la collaboration Double Chooz, parmi lesquels ceux de l’Irfu/CEA et de l’IN2P3/CNRS, ont observé la disparition d'antineutrinos en provenance du réacteur nucléaire de la centrale de Chooz dans les Ardennes. Les premiers résultats de cette expérience internationale ont été annoncés le 9 novembre lors d'une conférence à Séoul en Corée. Ils apportent un nouvel indice significatif de l'oscillation des neutrinos, cette aptitude qu'ont ces particules de changer de forme dans leur déplacement, et pourraient ouvrir des perspectives pour expliquer pourquoi l’antimatière a disparu de notre Univers.
Dans la nature, les neutrinos peuvent prendre trois formes possibles, ou saveurs , suivant qu’ils sont associés à d’autres particules - un électron ou l’un des deux autres leptons , le muon ou le tau - . Au cours de leur déplacement, les neutrinos peuvent changer de saveur en fonction de la distance parcourue. Ils peuvent ainsi se transformer en neutrinos électronique, muonique ou tauique. On parle de phénomène d’ oscillation .
Le résultat de Double Chooz apporte la troisième mesure manquante, appelée encore angle de mélange θ13(theta13), confirmant ainsi la disparition d’antineutrinos électroniques vers d’autres saveurs .
La mesure de ces trois angles est cruciale pour comprendre la différence entre les oscillations de neutrinos et d’antineutrinos. Cette différence pourrait contribuer à comprendre celle existant entre la matière et l’antimatière de l’Univers et ainsi expliquer pourquoi l’Univers a « basculé » du côté de la matière.
"Ce troisème angle de mélange est la pièce manquante de ce mystèrieux puzzle des neutrinos. Sa mesure précise est la clé pour comprendre la nouvelle physique au delà du modèle standard et maintenant nous en sommes tout proche" témoigne Herve de Kerret (CNRS/In2p3) porte parole de la collaboration Double Chooz.
Fin 2010, la collaboration Double Chooz a achevé la construction du détecteur de neutrinos situé à la centrale nucléaire de Chooz, dans les Ardennes. L’expérience est en prise de données depuis le 13 avril 2010 pour étudier les propriétés fondamentales de ces particules (presque) insaisissables. Début septembre, une première moisson de 4000 candidats-neutrinos vient d’être annoncée à la conférence TAUP 2011 à Munich.
Le groupe Double Chooz de l’Irfu vient de publier des résultats surprenants sur le flux d’antineutrinos produits par la fission de l’uranium et du plutonium dans les réacteurs de centrales nucléaires. A l’aide d’une meilleure estimation de ce flux, un décalage de 3% par rapport aux prédictions qui ont fait référence depuis 25 ans a été mis en évidence. Si l’on réinterprète avec ce nouveau flux les résultats des expériences d’oscillations de neutrinos effectuées jusqu’à présent auprès des réacteurs, se révèle alors une « anomalie » significative dans l’ensemble des mesures passées. Le manque d’antineutrinos mesuré atteint près de 6%, car la révision du flux théorique vient renforcer l’effet d’un léger déficit présent dans l’ensemble des mesures. L’explication de cette anomalie par l’existence d’une nouvelle particule, un 4e neutrino « stérile », est une hypothèse qui va étonnamment dans le sens d’autres résultats indépendants. Ce 4e neutrino qui ne serait sensible qu’à la gravitation serait à rajouter au bestiaire du modèle standard de la physique des particules. Son existence aurait aussi des conséquences cosmologiques qui devront être confrontées aux observations. Mais la vérification irréfutable de l’existence de cette nouvelle particule passera par des mesures de flux de neutrinos à moins de dix mètres des cœurs de réacteurs. Ceci est à la portée des techniques actuelles des expériences de détection des neutrinos et tout particulièrement de Nucifer, un détecteur qui se prépare à prendre des données auprès du réacteur de recherche Osiris de Saclay.
Le télescope spatial Herschel de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) a livré aux astrophysiciens des images inédites de réseaux de filaments interstellaires, au sein desquels se formeraient la majorité des étoiles. En recoupant ces observations avec des modèles théoriques, les chercheurs ont pu caractériser précisément ces filaments, une avancée supplémentaire pour comprendre où et comment naissent des étoiles. Ces travaux d’une équipe internationale coordonnée par le Service d'Astrophysique- Laboratoire AIM Paris Saclay (CEA-Irfu – CNRS - Université Paris Diderot) sont publiés en ligne dans Astronomy and Astrophysics du 13 avril.
Cela faisait 18 mois que la communauté scientifique attendait les données relevées par Planck, le satellite de l’Agence Spatiale Européenne. L’heure des premiers résultats scientifiques a sonné. La première édition du catalogue de sources compactes (ERCSC, Early Release Compact Sources Catalogue), avec plusieurs milliers de sources détectées par Planck, a été publiée et présentée dans le cadre d'un colloque international qui se tient du 11 au 14 janvier 2011 à la Cité des Sciences et de l'Industrie de la Villette (Paris).
Lire le communiqué de presse commun CNES-CNRS-CEA-ESA
Voir également le programme du colloque
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Le groupe Double Chooz de l’Irfu vient de publier des résultats surprenants sur le flux d’antineutrinos produits par la fission de l’uranium et du plutonium dans les réacteurs de centrales nucléaires. A l’aide d’une meilleure estimation de ce flux, un décalage de 3% par rapport aux prédictions qui ont fait référence depuis 25 ans a été mis en évidence. Si l’on réinterprète avec ce nouveau flux les résultats des expériences d’oscillations de neutrinos effectuées jusqu’à présent auprès des réacteurs, se révèle alors une « anomalie » significative dans l’ensemble des mesures passées. Le manque d’antineutrinos mesuré atteint près de 6%, car la révision du flux théorique vient renforcer l’effet d’un léger déficit présent dans l’ensemble des mesures. L’explication de cette anomalie par l’existence d’une nouvelle particule, un 4e neutrino « stérile », est une hypothèse qui va étonnamment dans le sens d’autres résultats indépendants. Ce 4e neutrino qui ne serait sensible qu’à la gravitation serait à rajouter au bestiaire du modèle standard de la physique des particules. Son existence aurait aussi des conséquences cosmologiques qui devront être confrontées aux observations. Mais la vérification irréfutable de l’existence de cette nouvelle particule passera par des mesures de flux de neutrinos à moins de dix mètres des cœurs de réacteurs. Ceci est à la portée des techniques actuelles des expériences de détection des neutrinos et tout particulièrement de Nucifer, un détecteur qui se prépare à prendre des données auprès du réacteur de recherche Osiris de Saclay.
Les physiciens de l’expérience T2K au Japon, parmi lesquels ceux du CEA/Irfu et du CNRS/IN2P3, observent pour la première fois une indication de la transformation de neutrinos muons en neutrinos électrons. Dans un ensemble de données collectées avant le tremblement de terre du 11 mars 2011, six neutrinos de saveur muon se seraient métamorphosés en neutrinos de saveur électron.
L’observation, probable à plus de 99%, de ce phénomène constituerait une découverte majeure dans la compréhension de la physique des particules élémentaires et ouvrirait la voie à de nouvelles études sur l’asymétrie entre la matière et l’antimatière.
