L’expérience H.E.S.S (High Energy Stereoscopic System) en opération avec 4 télescopes à effet Cherenkov atmosphérique depuis 2004 entre dans une deuxième phase avec le démarrage d'un cinquième télescope, le plus grand construit à ce jour. Cette nouvelle phase va ouvrir une nouvelle fenêtre d’exploration du ciel de l’hémisphère Sud et va permettre de découvrir de nouvelles classes de sources de rayons gamma de hautes énergies (trous noirs supermassifs, pulsars, sursauts gammas,…) ainsi que de sonder les lois de fondamentales de la nature (matière noire, invariance de Lorentz,…). Le groupe de l’IRFU a conçu et développé les mémoires analogiques S.A.M. (Swift Analogue Memory) ainsi qu’un système de déclenchement de niveau 2 pour accéder aux énergies aussi basses qu’une vingtaine de GeV.
Les quatre premiers télescopes du réseau H.E.S.S. ont été installés sur les plateaux de la région de Khomas en Namibie en 2003 (phase 1 de H.E.S.S). Ces télescopes ont des réflecteurs segmentés de 107 m2. Un cinquième télescope vient de finir d'être installé courant Juillet et a produit sa première lumière mardi 10 Juillet 2012. Ce télescope a un diamètre de 28 mètres, avec une surface réflectrice de 596 m2, ce qui en fait le plus gros télescope imageur Cherenkov au monde. Le précédent record (surface réflectrice de 400 m2) était détenu par les télescopes de la collaboration MAGIC.
La collaboration H.E.S.S. comprend plus d'une centaine de membres d'une trentaine d'instituts dont une dizaine de laboratoires français, dont l'IRFU. La France a responsabilité de la conception et de la construction des caméras des télescopes de H.E.S.S. La caméra du télescope de 28 mètres, placée au foyer du télescope, a un poids de plus de 3 tonnes. Elle comporte 2048 photomultiplicateurs qui permettent d’enregistrer les flashs ténus de lumière Cherenkov émis par les particules légères des gerbes atmosphériques engendrées par l’interaction des particules de haute énergie dans la haute atmosphère terrestre. Ces flashs Cherenkov ne durent que quelques nanosecondes. Dans la phase H.E.S.S. 1, le réseau de seuil était sensible à des gerbes atmosphériques produites par des photons de plus de 100 GeV. La construction du télescope de 28 mètres devrait permettre de descendre le seuil de détection à 20 GeV. La fenêtre en énergie de 20 GeV à 100 GeV est déjà couverte par l'instrument LAT du satellite Fermi. Grâce au nouveau télescope, la collaboration H.E.S.S pourra étudier les sources détectées par le Fermi-LAT avec une beaucoup plus grande sensibilité en flux. Le nombre de noyaux actifs de galaxie détectés par H.E.S.S devrait augmenter d'un ordre de grandeur. H.E.S.S devrait également détecter des sursauts gammas, et pourrait donner d'importantes contraintes sur ces mystérieux objets.
Réseau H.E.S.S. 2 de 5 télescopes à effet Cherenkov atmosphérique installé sur les plateaux de la région de Khomas en Namibie à 1800 m d’altitude. Le télescope central d’un diamètre de 28 m a été mis en fonctionnement début juillet.
Carte de déclenchement de niveau 2 de la caméra du télescope central de H.E.S.S. 2.
L'IRFU/SEDI a contribué à l'électronique des caméras de H.E.S.S. La caméra du télescope de H.E.S.S.2 contient des puces S.A.M (Swift Analogue Memory) qui permettent de capturer les brefs signaux Cherenkov. La prise de données est auto-déclenchée par la caméra. Le système de déclenchement comporte trois niveaux: un niveau matériel (niveau 1), une carte de sélection “intelligente” des événements (niveau 2) et un système de coincidence entre les télescopes. L'IRFU a conçu et réalisé la carte de déclenchement de niveau 2.
Images d'une cascade particules vues simulatanément par le télescope H.E.S.S. 2 (centre) et les télescopes H.E.S.S. 1 (côtés). L’échelle de couleur représente l’intensité de la lumière Cherenkov. Les images illustrent l’amélioration évidente de la collection de lumière et de la résolution avec laquelle H.E.S.S. 2 voient les cascades de particules. Les caméras H.E.S.S. 1 sont représentées en taille réduite.
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• Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (Irfu) • Le Département d'Électronique des Détecteurs et d'Informatique pour la Physique (DEDIP) • Le Département de Physique des Particules (DPhP)
• H.E.S.S. • H.E.S.S. 2
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Dernière mise à jour : 20-11-2024
