Retracer la naissance de l'Univers, l'émergence de la matière et de l'énergie : telle est l'ambition du programme « Astroparticules » dont les recherches — transversales et interdisciplinaires — acquièrent aujourd'hui leurs lettres de noblesse : « en lien avec les partenaires CEA, Cnes, Eso, Cern ou INFN¹, c'est le CNRS qui mène cette exploration des extrêmes, de l'infiniment petit à l'infiniment grand, explique Michel Spiro, le directeur scientifique. Trois départements de notre organisme — l'Institut national des sciences de l'Univers, l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules, et les Sciences physiques et mathématiques — y contribuent. Les « Astroparticules » constituent désormais une priorité du contrat avec l'État. Belle reconnaissance qui justifie maintenant de consolider la démarche. »
Au cœur des préoccupations des chercheurs, des questions d'importance : quelle est la composition de l'énergie noire, cette énergie qui constitue l'Univers à 70 % et accélère son expansion ? Quelle est la nature de la matière noire « exotique » (indécelable dans les accélérateurs terrestres), qui compte pour 25 % du cosmos tout en demeurant invisible ? Enfin, quelles sources se cachent derrière les protons, ions et photons de très haute énergie qui bombardent l'atmosphère et y créent des gerbes lumineuses ? « Nous voulons recueillir tous les messagers célestes, explique Stavros Katsanevas, le directeur du programme, la lumière et les ondes radio, les rayons cosmiques et les photons gamma porteurs d'une énergie phénoménale, ou bien les neutrinos et les ondes gravitationnelles issus des astres les plus violents ». Pour cela, cinq grands instruments sont mis en place sur trois continents, dans le cadre de collaborations internationales :
— L'observatoire des rayonnements cosmiques ultra-énergétiques Pierre Auger, dans la pampa de Mendoza en Argentine couvrira 3 000 km² d'ici 2005, avec 1 600 détecteurs de 12 tonnes. Plus de 10 % des détecteurs sont déjà déployés, ce qui en fait la plus grande installation de ce type au monde. Elle emploie 300 chercheurs originaires de 19 pays.
— L'expérience Edelweiss de détection des Wimps² est installée, elle, dans le tunnel de Modane-Fréjus (Alpes), sous 1 600 m de roches. Elle possède une sensibilité inégalée.
— Les quatre télescopes de 12 m de diamètre du système Victor Hess en Namibie (Afrique) seront complétés début 2004. Trois d'entre eux sont en activité et livrent déjà de riches résultats sur les restes de supernova.
— De son côté, l'expérience sous-marine Antarès (voir Journal du CNRS n° 164, p. 12) enregistrera, en 2006, le sillage lumineux des neutrinos fugaces issus des galaxies.
— Enfin le projet Virgo (voir Journal du CNRS, n° 162, p. 26) près de Pise se compose de deux antennes souterraines à ondes gravitationnelles (deux tunnels orthogonaux sous vide de 3 km de long). Elles entreront en service en 2004.
Au total près de 2,7 millions d'euros ont été investis par le CNRS dans cette phase préparatoire, notamment auprès de compagnies françaises de haute technologie, qui, par la suite, ont bénéficié d'autres marchés internationaux, estimés à plus de 7 millions d'euros.
Quatre ans après le démarrage initial, un premier rapport d'étape — couronné par une journée thématique le 26 septembre dernier — vient d'être effectué. La phase de collecte et d'exploitation des données va pouvoir commencer. Mais, des projets d'instruments encore plus sensibles voient déjà le jour. En parallèle dans les années à venir, plusieurs expériences spatiales internationales devraient être en partie dédiées au programme « Astroparticules ». Il s'agit de Swift (sursauts gamma), Planck (cosmologie), SNAP/JDEM (énergie noire), Glast (photons gamma ultra-énergétiques), AMS (antimatière), Euso (particules cosmiques) et Lisa (ondes gravitationnelles). Autant de fenêtres nouvelles ouvertes sur l'Univers.

Fréderic Guérin