Département d'Ingénierie des Systèmes

Les neutrinos interagissent très peu avec la matière. Leur détection est donc un défi qu’il n’est possible de relever qu’avec d’immenses détecteurs, protégés du rayonnement cosmique qui bombarde constamment tout site terrestre et représente un important et continu bruit de fond. Installé au large de Toulon (Var), Antares est protégé de ce rayonnement par le blindage naturel des 2 500 mètres de hauteur d’eau de mer. Des photodétecteurs, les yeux d’Antares, utilisent un grand volume d’eau de mer pour observer le sillage très faiblement lumineux produit par les muons « montants ». Ces derniers résultent de l’interaction avec la croûte terrestre des neutrinos ayant traversé la Terre. Cette observation est rendue possible grâce à l’obscurité totale qui règne à ces profondeurs abyssales. Antares observe donc le ciel de l’hémisphère sud au travers du globe terrestre, incluant le centre galactique, siège de phénomènes énergétiques intenses.

Les photodétecteurs se répartissent par groupe de trois le long de câbles ombilicaux de 450 mètres de haut, destinés au transport des signaux et de l’énergie. Au total, 900 « yeux » répartis sur 12 lignes scruteront l’Univers d’ici à fin 2007, occupant une surface d’environ 200 m x 200 m au sol. Chaque ligne est reliée à une boîte de jonction à partir de laquelle s’étire un câble électro-optique de 40 kilomètres qui aboutit à la station à terre de l’institut Michel Pacha, à La Seyne-sur-Mer. Le déploiement du télescope Antares bénéficie de la logistique et de l’expertise de l’Ifremer.

En outre, Antares constitue une infrastructure scientifique sous-marine multidisciplinaire permanente qui enregistre différentes données : océanographiques - incluant l’observation du milieu marin en mer profonde ainsi que les phénomènes de bioluminescence - et géophysiques. Ainsi un sismographe y enregistre les secousses de la planète depuis un an.

Antares a pour objectif l’observation de phénomènes cosmiques de haute énergie. Ces dernières décennies, l'astronomie a permis de découvrir de nombreux objets, dont certains sont le siège de phénomènes cataclysmiques, émetteurs de photons, de particules chargées et de neutrinos de très haute énergie. Cependant les photons sont absorbés par la matière, ce qui limite la profondeur d’espace pouvant être observé, et les particules chargées d’énergie pas trop élevée sont déviées par les champs magnétiques galactiques et extragalactiques, ce qui rend l’observation des sources ponctuelles, et donc l’astronomie, très difficile. En revanche, les neutrinos cosmiques sont des particules élémentaires qui interagissent faiblement avec la matière. Ils parcourent donc de longues distances dans l’Univers sans être absorbés par les milieux intergalactiques, se propageant en ligne droite depuis le cœur des accélérateurs cosmiques sans être déviés. Ils permettent ainsi de sonder l’univers lointain et d’étudier les sources à l’origine des rayonnements cosmiques de très haute énergie.

Antares pourrait également observer des neutrinos de plus basse énergie issus de l’accumulation de matière noire au centre de la Terre, du Soleil ou de notre galaxie. Mis en évidence il y a 70 ans, le problème de la matière noire constitue aujourd’hui une des questions majeures de la cosmologie. Nous ignorons encore ce qui compose 95 % de notre Univers ! La nature de la matière et de l’énergie manquante est complètement inconnue, mais pourrait être en partie constituée d’une particule élémentaire massive appelée wimp (weakly interacting massive particle), ou encore « particule lourde interagissant faiblement avec la matière ». La théorie physique dite de la « supersymétrie » en prédit l’existence, encore non vérifiée. Ces particules s’accumuleraient au centre d’objets massifs comme la Terre, le Soleil… Étant à la fois particule et anti-particule, les wimps finiraient par s’annihiler en produisant une bouffée d’énergie et de particules, dont des neutrinos.