08/01/2012 - La clé de l'origine de l'univers pourrait être sous l'eau.

Menéame

Bientôt, l’humanité comptera sur beaucoup plus d'"yeux" pour suivre l’univers à la recherche de particules qui puissent nous résoudre les énigmes existantes autour de leur origine. Les neutrinos cosmiques à haute énergie ne peuvent être détectés que par quelques appareils cachés dans les endroits les plus inattendus: à l’intérieur des montagnes, sous terre, sous l’eau, et même dans la glace solide.

Les scientifiques les utilisent pour révéler les mystères de l’univers, pour connaître la nature de la matière obscure, l’évolution des étoiles et l’origine des rayons cosmiques.

Plus rapide que la lumière ?

Ils pourraient également être utilisés pour vérifier si ces neutrinos sont plus rapides que la lumière, selon des expériences récentes réalisées dans le CERN, le plus grand laboratoire de physique au monde, situé à la frontière entre la France et la Suisse.

Bientôt deux nouveaux télescopes se joindront au réseau destiné à leur recherche.

Le premier, un détecteur d’un kilomètre cube, remplacera un petit appareil en forme de pieuvre, qui, jusqu'à présent, flottait à un kilomètre de profondeur sur le lac Baïkal, en Russie.

Le second sera situé au fond de la mer Méditerranée.

Plus haut que le plus grand bâtiment au monde

KM3Net, sigle pour "télescope neutrino de kilomètre cube," doit être placé à une profondeur de trois à cinq kilomètres et doit avoir un volume de cinq kilomètres cubes.

Il se compose d’un dispositif à plusieurs cordes verticales reliées à des modules sphériques. Ces boules de verre contiennent des capteurs pour détecter les neutrinos.

Chaque corde mesure un kilomètre de long, donc une fois que la structure sera au fond de la Méditerranée, elle sera plus élevée que le plus grand bâtiment au monde, le Burj Khalifa de Dubaï, de 830 mètres.

Les milliers de capteurs optiques résistants à la pression de l’eau enregistreront les éclairs de la prétendue lumière de Cherenkov, un type de rayonnement électromagnétique émis par des particules chargées provenant du choc de neutrinos à haute énergie sur la planète Terre.

Comme tous les autres télescopes neutrinos, le KM3NeT a besoin d’être dans les endroits les plus profonds et les plus sombres possibles pour pouvoir détecter les particules qui bombardent notre planète.

Projet européen

Au total, 40 instituts et groupes universitaires de dix pays participent à ce projet européen.

Pour l’instant, il existe plusieurs détecteurs de neutrinos, mais seulement trois sont à la recherche de ces particules évasives. Il s’agit de NT-200 à Baikal, Antares, à 2,5 km de profondeur dans la mer Méditerranée et IceCube, caché dans la glace du pôle Sud.

Pour couvrir toute la planète, les télescopes neutrinos doivent être localisés dans l’hémisphère Nord et dans le Sud, pointant dans des directions opposées.

Particules fantômes

Notre univers abrite de nombreux processus violents, y compris les explosions stellaires de supernovas, les chocs d’étoiles et d’énormes explosions cosmiques connues sous le nom de poussées de rayons de gamme.

Ces phénomènes accélèrent les particules à des niveaux extrêmement élevés d’énergie, dépassant les niveaux atteints dans les expériences sur Terre et générant ce que l’on appelle les rayons cosmiques à haute énergie.

Les rayons se répandent dans l’univers et pleuvent sur l’atmosphère terrestre. Bien que les astronomes aient fouillé les rayons cosmiques pendant des années, ils n’ont toujours pas pu déterminer leur origine.

Les neutrinos à haute énergie, croient les scientifiques, pourraient aider à résoudre le mystère.

Ces particules subatomiques proviennent de la réaction entre les rayons cosmiques et la matière, ainsi on pense qu’elles proviennent du cœur même de ce processus violent qui a également généré les rayons.

Mais contrairement aux rayons cosmiques, les neutrinos n’ont pas de charge électrique et leur masse est pratiquement nulle.

Ils ont si peu d’interaction avec la matière normale qu’ils voyagent sans difficulté à travers l’espace, parcourant de longues distances, ce qui inclut le passage de nos corps et de notre planète en ligne droite.

Le fait qu’ils puissent circuler à toute vitesse à travers l’univers sans aucune déviation ou absorption signifie qu’ils devraient théoriquement être en mesure de nous indiquer leur origine, les transformant en messagers cosmiques sans égal.

"Enregistrer les neutrinos à haute énergie pourrait nous permettre de voir cette source, et aussi nous assurer que les rayons cosmiques à haute énergie viennent du même site, nous aidant à en apprendre davantage sur eux et l’univers," affirme le Dr Oleg Kalekin, l’un des chercheurs travaillant sur le projet dans l’Université d’Erlangen en Allemagne.

Mais détecter ce type de particules est très compliqué. Ils sont si difficiles à tracer que les scientifiques les appellent "particules fantômes."

Parier sur le gros

Frustrés par les échecs continus à détecter ce voyageur lointain, les chercheurs pensent qu’ils doivent parier sur le grand nombre.

"Une fenêtre d’observation des énergies de faible intensité s’est ouverte," dit le Dr. Christian Spiering de DESY, un centre allemand de recherche sur les particules physiques, lié au projet du KM3NeT.

"Nous voulons l’adapter à des énergies plus élevées et voir comment ces particules qui sont une incognita. Pour cela, nous avons besoin de détecteurs plus grands."

Majors, explique-t-il, cela signifie au moins un kilomètre cube. C’est pourquoi le détecteur IceCube a été construit. Il a commencé à fonctionner à pleine capacité en 2010 et pourrait être encore plus grand à l’avenir.

Bien que personne n’ait été capable de détecter les neutrinos à haute énergie, la course pour obtenir la première preuve est en cours, dit l’astrophysicien Bair Shaibonov, de l’institut de recherche nucléaire de Dubna, en Russie.

C’est pourquoi il a été décidé d’améliorer le détecteur situé en Russie.

Les promoteurs du plan immergeront la première corde de 350 mètres de long et avec des modules sphériques associés lors de l’expédition annuelle au Baïkal de l’année prochaine.

Les conditions de Baikal, le lac le plus profond au monde, sont idéales pour un télescope neutrinos, a affirmé.

"Nous avons de la glace d’un mètre de large, une plate-forme naturelle pour les améliorations et les réparations. Il n’y a pas d’orages, et l’eau est fraîche, donc les équipements ne s’oxydent pas si vite. Construire un grand télescope ici ne représente qu’une fraction du coût du KM3NeT ou de l’IceCube."

Ensemble, le Baïkal-GVD, le KM3NeT et l’IceCube augmenteront la capacité des scientifiques à détecter ces particules fantômes. Si elle réussissait, ses découvertes jetteraient une nouvelle lumière sur la nature du cosmos.

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