Particle Physics Division

 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