Moteur de recherche

 

Espace presse

L'objectif du projet Antares est la construction du premier télescope sous-marin à neutrinos cosmiques de très haute énergie.

Pourquoi les neutrinos ?

Les neutrinos sont des particules élémentaires neutres (non chargées) qui interagissent faiblement avec la matière. De ce fait, ils peuvent voyager sur des distances bien supérieures aux dimensions de notre galaxie sans être déviés ni absorbés par des milieux intergalactiques.

Leur détection devrait donc permettre d'accéder aux sources les plus lointaines et les plus violentes de l'Univers, véritables accélérateurs cosmiques de très haute énergie, tels les pulsars, les restes de supernovae, les noyaux actifs de galaxies, les sursauts gamma, les trous noirs ou les quasars, et d'ouvrir ainsi une nouvelle fenêtre astronomique sur l'Univers et son évolution depuis le Big Bang.

Antares pourrait aussi contribuer à la recherche de matière noire dans notre Univers, par la détection indirecte de neutralinos. Ces particules hypothétiques, attendues dans les théories supersymétriques, sont d'excellents candidats à la matière noire car elles interagissent très peu et s'accumuleraient par gravitation au centre des corps célestes massifs, tels que la Terre, le Soleil ou le centre de notre galaxie. En s'annihilant, ils produiraient des neutrinos détectables par Antares.

Les neutrinos de haute énergie permettent aussi d'aborder de nouveaux domaines d'expérimentation sur l'infiniment petit et les interactions fondamentales.

La détection des neutrinos par le télescope Antares

Les neutrinos sont difficilement détectables, mais quand ils interagissent avec la matière, ils produisent des muons qu'il est possible de déceler grâce aux sillages lumineux qu'ils engendrent en se propageant dans l'eau. Cependant, leur très faible taux d'interaction nécessite de mobiliser de grandes masses de détecteurs lesquels doivent être blindés contre le rayonnement cosmique qui bombarde constamment tout site terrestre et constitue un bruit de fond important. C'est ainsi que les fonds marins qui offrent de grandes masses d'eau et un blindage naturel constituent un environnement idéal pour la détection des neutrinos. Les traces de lumière produites par les muons issus de l'interaction des neutrinos avec l'eau sont donc détectées par tout un réseau de capteurs de lumière ou modules optiques, très sensibles, répartis dans 10 millions de mètres cubes d'eau le long de lignes verticales, longues de 450 mètres et ancrées à 2400 mètres au fond de la mer.

Le site d'Antares se situe au sud de l'île de Porquerolles (Var) où la qualité des eaux est excellente. Les données sont transmises à la station à terre de La Seyne-sur-Mer à l'aide d'un câble électro-optique sous-marin, long d'une quarantaine de kilomètres, via une “ boîte de jonction ” qui assure l'interface entre ce câble et les lignes : elle permet de distribuer l'énergie nécessaire au fonctionnement des lignes du détecteur et de collecter les données pour leur transmission à terre.

Les signaux ainsi reçus permettent de remonter avec une excellente précision aux caractéristiques des neutrinos, en particulier à leur direction d'approche.

De plus, le télescope sélectionne les muons venant du fond de la mer, certifiant ainsi qu'ils proviennent de l'interaction de neutrinos en provenance de l'hémisphère Sud avec la roche située sous le détecteur. Seuls ces fantomatiques neutrinos sont en effet capables de traverser notre planète de part en part. Situé dans l'hémisphère Nord, le télescope Antares pourra ainsi réaliser la cartographie du ciel de l'hémisphère Sud en « regardant » à travers la terre.

L'évolution du projet Antares

Initié en 1996 par le CPPM (CNRS/IN2P3) et le Dapnia (CEA/DSM), en collaboration avec l'Ifremer et des laboratoires du CNRS/INSU, le projet est aujourd'hui mené par une collaboration internationale regroupant plus de 200 scientifiques issus d'une quinzaine de laboratoires européens.

Une première phase de R&D, conclue en 1999 par le déploiement d'une ligne « démonstrateur », reliée à la côte par un câble électro-optique, a permis de valider les technologies nécessaires à la construction du télescope et de déterminer les caractéristiques des sites potentiels de déploiement.

Depuis l'année 2000, le projet est entré dans une deuxième phase, la construction du télescope et son immersion sur le site retenu au large des côtes varoises. Ce télescope sera constitué de 900 capteurs de lumière répartis sur une douzaine de lignes et couvrira une surface effective d'environ un dixième de kilomètres carrés.

La mise en place des installations sur le site a démarré en novembre 2001 avec le déploiement du câble électro-optique, long d'une quarantaine de kilomètres, reliant le détecteur à la station de contrôle à terre : l'Institut Michel Pacha à La Seyne-sur-Mer. L'opération majeure de connexion de la boîte de jonction à l'extrémité de ce câble a été réalisée avec succès début décembre 2002.

Deux lignes prototype de détection ont été également déployées, respectivement en décembre 2002 et février 2003, une ligne de détection de neutrinos équipée de 15 capteurs et une ligne d'instrumentation pluridisciplinaire. Ces deux lignes ont été raccordées à la boîte de jonction en mars 2003.
Toutes ces connexions ont été réalisées par le Nautile, le sous-marin grand fond de l'Ifremer.

Les données recueillies depuis le dernier raccordement sont actuellement en cours d'étude. Les résultats de cette analyse permettront d'évaluer les dernières modifications nécessaires avant la production en masse des lignes du détecteur qui débutera en 2004. Les sous-ensembles des composants des lignes seront assemblés dans les différents laboratoires européens, partenaires de l'expérience. La construction et le déploiement des 12 lignes se poursuivront progressivement durant deux ans et le détecteur sera terminé courant 2006. L'exploitation du système démarrera dès 2005.

Dans un premier temps, la majorité des neutrinos observés, environ 2000 par an, seront des neutrinos produits par les interactions des rayons cosmiques avec l'atmosphère terrestre. L'étude de ces neutrinos atmosphériques permettra d'évaluer la masse du neutrino, ce qui représentera un premier résultat scientifique important dans le domaine de la physique des particules. L'astronomie neutrino et la recherche de matière noire nécessiteront plusieurs années de prises de données et d'analyses pour atteindre des résultats significatifs.

Antares : un observatoire pluridisciplinaire

Le détecteur Antares est aussi un observatoire sous-marin pluridisciplinaire permanent, pouvant intéresser les sismologues, les biologistes et les chercheurs en sciences de la mer. Installée aux côtés des 12 lignes de détection des neutrinos, la ligne d'instrumentation est en effet une ligne supplémentaire spécifique qui constitue une véritable plate-forme d'interface pouvant accueillir des instruments de mesure variés : courantomètres, sonde de température et de salinité, détecteurs de bioluminescence, sismographe, ... Elle fournira des mesures de propriétés océanographiques du site (température, salinité, amplitude et direction des courants…), et de propriétés sismiques et permettra l'étude in situ de la bioluminescence marine par grand fond. Les premières données dans ces domaines pluridisciplinaires du projet pourraient être obtenues dès le début du fonctionnement du détecteur Antares.

Les perspectives

Le détecteur Antares actuellement en construction ne constitue qu'une première étape vers la construction d'un instrument plus important, couvrant un volume d'environ 1 km3 qui permettra une étude précise de l'Univers avec les neutrinos. Un tel détecteur devrait être capable de révéler, par an, entre 100 et 2000 événements d'interaction de neutrinos cosmiques avec la matière et de découvrir ainsi les principales sources de neutrinos de haute énergie. La conception et la réalisation d'un tel super-télescope en Méditerranée sont d'ores et déjà étudiées en Europe par un groupe de travail auquel les membres de la collaboration Antares participent activement.

Par ailleurs, la construction d'un autre télescope, IceCube, est en cours de réalisation dans la calotte glaciaire du Pôle Sud dans le cadre d'une collaboration internationale à prédominance américaine. De par sa position géographique, celui-ci étudiera le ciel de l'hémisphère nord et sera donc complémentaire au détecteur km3 sous-marin.



Haut de page

Derniers communiqués
Toutes disciplines confondues

Retour à l'accueilContactcreditsCom'Pratique