Faits marquants 2014
Le 4 septembre 2014, la revue Nature publie la découverte, par une équipe internationale incluant un ingénieur-chercheur de l’Irfu, des frontières de notre superamas de galaxies. Comme le montre la visualisation réalisée à l’Irfu, ce superamas, auquel appartient notre galaxie, la Voie lactée, se révèle bien plus vaste que ce que l’on croyait depuis 50 ans.
Cette étude, fondée sur la reconstruction et la visualisation des bassins d’attraction gravitationnelle à partir des vitesses particulières des galaxies spirales, a été menée conjointement par Brent Tully (University of Hawaii), Hélène Courtois (Université de Lyon), Yehuda Hoffman (Hebrew University, Jerusalem), et Daniel Pomarède, ingénieur-chercheur au Laboratoire d’Ingénierie Logicielle des Applications Scientifiques (Lilas) du Sédi à l’Irfu.
Dans cette étude, le logiciel de visualisation de données en trois dimensions SDvision, développé au Lilas dans le cadre du projet COAST, a permis de découvrir et de comprendre la structure tridimensionnelle de notre superamas, en reconstruisant et visualisant les lignes de courant le long desquelles se déplacent les galaxies, mettant en évidence un bassin d’attraction distinct de ceux des superamas voisins. Ce résultat exceptionnel correspond à la première utilisation du logiciel SDvision sur des données observationnelles, l’application ayant été développée à l’origine pour visualiser des données massives de simulation.
Le 10 avril 2014, les 12 délégués des pays mandatés par leurs gouvernements afin de décider de l'ouverture des négociations de site pour le projet CTA (Cherenkov Telescope Array), auquel contribuent le CNRS et le CEA, se sont réunis à Munich. Deux sites de l'hémisphère sud sont ainsi susceptibles d'accueillir ce futur réseau de télescopes de nouvelle génération en astronomie gamma des très hautes énergies : Aar en Namibie et l'ESO au Chili. Le site Leoncito en Argentine constitue quant à lui une troisième option. Cette sélection des sites potentiels dans l'hémisphère sud marque une étape décisive vers la réalisation du projet CTA.
L'observatoire CTA permettra d'explorer le cosmos à des énergies de photons gamma les plus élevées et de gagner un ordre de grandeur en sensibilité par rapport aux instruments actuels, fournissant de nouvelles informations sur un grand nombre de processus parmi les plus extrêmes de l'Univers.
CTA sera composé de plus de 100 télescopes Cherenkov de 23 m, 12 m et de 4 m de diamètre pour son site sud, qui sera le site principal, et un site de plus petite taille dans l'hémisphère nord. Un ensemble de sites candidats potentiels ont été identifiés dans les hémisphères nord et sud, et des études approfondies des conditions environnementales, des simulations des performances scientifiques, ainsi que de l'évaluation des coûts de construction ont été réalisées.
Le comité de sélection des sites (SSC : Site Selection Committee), composé d'experts internationaux de l'évaluation des sites pour les observatoires astronomiques, a passé en revue les études et fourni une évaluation indépendante des différents sites candidats.
Après avoir pris note du rapport du SCC et des contributions du consortium CTA , les représentants de l'Argentine, l'Autriche, le Brésil, la France, l'Allemagne, l'Italie, la Namibie, la Pologne, l'Espagne, l'Afrique du Sud, la Suisse et le Royaume-Uni ont décidé, sur la base de la majorité de 75 % requise, de lancer les négociations sur les deux sites de l'hémisphère sud, à savoir le site Aar en Namibie et de l'ESO au Chili, en conservant le site Leoncito en Argentine comme une troisième option. A l'issue des négociations, un site sera choisi à la fin de l'année 2014.
Des études supplémentaires étant apparues nécessaires en ce qui concerne le site de l'hémisphère nord de l'observatoire CTA — les sites candidats sont situés au Mexique, en Espagne et aux Etats-Unis, les représentants ont décidé de reporter leur décision et de demander au conseil d'administration de CTA — rassemblant ministères et agences — de progresser sur ce point.
La décision de lancer les négociations sur le choix du site de l'hémisphère nord sera prise dès que possible.
La construction de ESS (European Spallation Source), destinée à devenir la source de neutrons la plus puissante au monde, est lancée à Lund (Suède). Ce très grand instrument international vise à fournir des faisceaux de neutrons pour la recherche fondamentale et la recherche appliquée. Au titre de l’engagement de la France, le CNRS et le CEA participent à sa construction qui devrait s’achever à l’horizon 2019.
La Facilité internationale Fusion Materials Irradiation (IFMIF) est l'un des projets découlant de l'accord sur l'approche élargie, un partenariat dans la recherche sur l'énergie de fusion entre l'Europe et le Japon. IFMIF est une source de neutrons à base d'accélérateur qui produit, en utilisant des réactions nucléaires deutérium-lithium, un grand flux de neutrons semblable à celle prévue lors de la première paroi d'un réacteur de fusion.
Deux étapes importantes ont été franchies début novembre 2014 au Linear Accelerator IFMIF Prototype (Lipac): l'accomplissement du premier plasma d'hydrogène dans la chambre d'ionisation et la première extraction d'un faisceau d'ions (H +). Les tests se poursuivent pour retrouver les caractéristiques nominales de l’injecteur. Le premier faisceau de deuton sera produit début 2015.
Dans la cadre de la contribution de l’Irfu au projet IFMIF-EVEDA, différents éléments destinés à équiper l’accélérateur LIPAc1 ont été livrés début août vers leur destination finale, le site de Rokkasho au Japon. Cette livraison clôt la phase d’étude démarré en 2008, de conception et de réalisation des diagnostics faisceau de cet accélérateur de deutons de 9 MeV.
Ces diagnostics sont réalisés par trois différents types de détecteurs qui vont permettre la mesure des profils transverses, des pertes et du courant du faisceau sur la partie haute énergie de 5 à 9 MeV. Une première phase d’installation débutera en mi 2015 à Rokkasho pour l’installation de ces diagnostics auprès de l’accélérateur.
Contexte des contributions de l’Irfu au projet IFMIF
Le CEA-Saclay est le principal contributeur européen au projet IFMIF2, plus précisément à la phase d’étude et d’évaluation appelée EVEDA3. Elle consiste à montrer la faisabilité d’une installation d’irradiation pour l’étude des matériaux des futurs réacteurs de fusion soumis à un bombardement neutronique extrêmement intense. Ce programme s’inscrit dans le cadre des accords internationaux signés entre l’Europe et le Japon en 2007, connus sous la dénomination « Approche Élargie ».
Pour l’accélérateur, la validation s’appuie sur l’accélérateur LIPAc, du faisceau continu de deutons de 9 MeV et 125 mA dont l’installation a commencé sur le site de Rokkasho en fin 2013. La fourniture de systèmes importants de l’accélérateur comme l’injecteur, le linac supraconducteur et des diagnostics faisceau, ainsi que leur installation et leur démarrage sont sous la responsabilité des équipes de l’Irfu.
Les diagnostics faisceaux situés sur la partie haute énergie (5 à 9 MeV) doivent faire face aux défis suivants :
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puissance du faisceau supérieure à 1 MW capable de vaporiser les matériaux
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charge d’espace élevée qui contraint les diagnostics (dimensions, trajectoires)
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environnement fortement radioactif
L’Irfu s’est positionné sur la mesure des profils transverses, des pertes et du courant faisceau.
Dans le cadre du partenariat avec la société Pantechnik, située à Bayeux (Calvados) qui a été conclu en 2013 pour la commercialisation de la source appelée SILHI2® , le SACM a testé avec succès en juillet et août 2014 sur le banc BETSI1, les deux premières sources fabriquées par l'entreprise.
Dans la cadre du développement des accélérateurs de forte intensité, le CEA a initié, en 1995, le développement d’une nouvelle source d’ions à résonance électronique cyclotronique, la source SILHI2, produisant 100 mA de protons à 100 keV. Les résultats obtenus ont permis au CEA de produire des sources équivalentes pour les projets IFMIF et FAIR. Une nouvelle configuration magnétique en aimants permanents a permis la réalisation de sources plus simples et moins intenses dont une pour le projet Spiral2. Début 2013, un partenariat avec la société Pantechnik, située à Bayeux (Calvados), a été conclu pour la commercialisation de cette source appelée SILHI2® et dérivée de la source originale SILHI.
L’année 2014 a été particulièrement riche en actualité pour la mission SVOM (Space-based multiband astronomical Variable Objects Monitor), projet spatial sino-français dédié à l’étude des sursauts gamma. Les décisions prises au plus haut niveau, des gouvernements en mars puis des agences spatiales respectives en août, ont permis de relancer la mission après une période de gel du projet. Suite à cette nouvelle donne, deux réunions importantes des consortium (kick-off meeting) se sont tenues en septembre, l’une à Toulouse au CNES et la seconde en Chine à Shanghai. Ces rencontres, basées principalement sur les aspects techniques de la mission constituent une étape importante vers la réalisation de la charge utile du satellite dont le lancement est fixé à 2021. Le CEA-Irfu et son Service d’Astrophysique joue un rôle majeur, en partenariat avec le CNRS, dans ce projet placé coté français sous maitrise d’œuvre du CNES.
AGATA, détecteur de rayonnement gamma, vient de rejoindre le Grand accélérateur national d’ions lourds (Ganil, CNRS/CEA). Après des séjours en Italie et en Allemagne, il s’installe en France pour une campagne de mesures de deux ans au moins, dans le cadre d’un programme scientifique dédié à l’étude de la structure des noyaux atomiques. Le CNRS et le CEA ont été fortement impliqués dans la construction d’AGATA qui constitue une avancée technologique majeure par rapport aux anciens détecteurs : il permet de reconstruire la trajectoire des photons qui le traversent. À partir de 2015, ce sont plusieurs dizaines d’équipes de physiciens venant de toute l’Europe qui se succéderont au Ganil afin de réaliser leurs expériences avec ce détecteur ultra-perfectionné.
AGATA1 est basé sur la technique dite du « tracking », qui permet d’identifier chaque point d’impact d’un photon lorsqu’il traverse le détecteur, ceci afin de suivre son parcours de façon précise et ainsi augmenter la sensibilité des mesures. Ces photons de grande énergie sont détectés par les « yeux » d’AGATA. Appelés capsules, ils sont constitués de mono-cristaux de germanium dont la pureté quasi-parfaite est garante de la qualité des mesures. Ces cristaux composent la base du système de détection. Ils absorbent les photons qui traversent le détecteur et convertissent leur énergie avec une précision inégalée en signal électrique.
Actuellement le système de détection d’AGATA est composé de 23 cristaux de germanium pur. En 2015, au Ganil, il en comptera au minimum 32, offrant une amélioration d’un facteur 10 de la sensibilité de détection du rayonnement gamma émis par des noyaux exotiques. L’ambition du projet est de réunir à terme 180 cristaux couvrant une sphère complète de 362 kg de germanium hyper-pur.
Le programme scientifique d’AGATA au Ganil est l’étude de la structure des noyaux atomiques par spectroscopie gamma de haute résolution. Les travaux porteront sur les noyaux proches des isotopes dits « doublement magiques », piliers de notre compréhension de la matière nucléaire. L’organisation particulière des protons et des neutrons au sein de ces noyaux et leur plus grande stabilité intéressent notamment les chercheurs. Les données obtenues seront utilisées pour contraindre les modèles théoriques décrivant l’interaction nucléaire entre les nucléons (protons et neutrons) dans le noyau. Ces modèles permettront de comprendre l’origine et l’abondance de la matière nucléaire dans l’Univers.
Le Large Hadron Collider (LHC) au CERN a récemment mené à bien le programme de collisions de protons sur des noyaux de plomb. C’est à dessein que cette catégorie de collisions a été choisie, car elle permet d’étudier comment l’environnement nucléaire perturbe la structure interne d’un nucléon individuel donné dans le noyau de plomb. Ces effets nucléaires dits « froids » ont déjà été étudiés dans le passé. La grande nouveauté vient du bond en énergie du LHC qui était très attendu. Il permet en effet de tester notre compréhension à très haute énergie de ces effets. Une particule-sonde, le J/psi, a été privilégiée par les expériences ALICE et LHCb installées auprès du LHC. La production du J/psi y a été mesurée et est confrontée avec succès à l’extrapolation à haute énergie de notre modèle théorique. Le SPhN a activement contribué à la fois à la mesure du taux de production du J/psi en collisions proton-plomb et à l’élaboration de ce modèle.
Depuis la découverte d'un boson de Higgs par les expériences Atlas et CMS en juillet 2012, les physiciens des deux collaborations ont multiplié les efforts pour mesurer les propriétés de cette nouvelle particule. Après des décennies de recherches, la découverte de 2012 représente une étape historique pour le LHC et a conduit à l'attribution du Prix Nobel de Physique à Peter Higgs et Francois Englert en 2013. Une question restant ouverte après cette découverte concerne la nature de cette nouvelle particule, à savoir si elle correspond bien à celle attendue dans le cadre du modèle standard ou bien si elle est une particule différente et peut-être l'une des nombreuses particules encore à découvrir. Avec les résultats présentés aux conférences cet été, les physiciens du LHC ont commencé à apporter des réponses à ces questions et montré que, pour le moment, la particule se comporte comme le boson de Higgs du modèle standard.
Les scientifiques des expériences de physique des particules ATLAS, CDF, CMS et D0 ont, pour la première fois, joint leurs forces pour combiner leurs données et produire le premier résultat commun issu des deux plus puissants collisionneurs au monde : le Tevatron à Fermilab près de Chicago et le LHC au CERN près de Genève. Ensemble les quatre expériences ont permis d’atteindre une précision inégalée de 0,4% sur la masse de la particule la plus lourde du modèle standard : le quark top. Ceci pourrait donner des clés pour rechercher la nouvelle physique au-delà du modèle standard. Les chercheurs du CEA à l’Irfu, en collaboration avec leurs collègues du CNRS, sont au centre de cette nouvelle avancée.
Les astronomes du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ont utilisé 140 000 quasars lointains pour mesurer le taux d'expansion de l'Univers quand il était âgé seulement d'un quart de son âge actuel. C'est à ce jour la meilleure mesure du taux d'expansion à quelque époque que ce soit au cours des 13 milliards d'années depuis le Big Bang. Des chercheurs de l’Irfu (CEA) et du CNRS ont joué un rôle majeur dans cette découverte.
Le baryon oscillation spectroscopic survey (BOSS), principale composante de la troisième génération de relevés SDSS, a été le premier à utiliser les gigantesques émetteurs que sont les quasars pour cartographier la distribution du gaz d'hydrogène intergalactique et ainsi mesurer la structure de l'Univers jeune. La sélection des objets à observer est réalisée par des chercheurs de l'institut de recherche sur les lois fondamentale de l'Univers (CEA) et le catalogue de quasars BOSS final est produit par des chercheurs du laboratoire Astroparticule et Cosmologie (CNRS/CEA/Université Paris Diderot/Observatoire de Paris/CNES) et de l’Institut d’Astrophysique de Paris (CNRS/Université Pierre et Marie Curie).
Il y a trois ans, BOSS a utilisé 14 000 quasars pour produire les plus grandes cartes 3D de l'Univers.
Il y a deux ans, avec 48 000 quasars, il a détecté dans ces cartes les oscillations acoustiques baryoniques, témoins des inhomogénéités de l'univers primordial. Aujourd’hui, avec plus de 140 000 quasars, il a obtenu des mesures extrêmement précises de la taille de ces structures, qui ont été présentées lors de la réunion d'avril 2014 de la société américaine de physique à Savannah, en Géorgie.
Depuis la découverte d'un boson de Higgs par les expériences Atlas et CMS en juillet 2012, les physiciens des deux collaborations ont multiplié les efforts pour mesurer les propriétés de cette nouvelle particule. Après des décennies de recherches, la découverte de 2012 représente une étape historique pour le LHC et a conduit à l'attribution du Prix Nobel de Physique à Peter Higgs et Francois Englert en 2013. Une question restant ouverte après cette découverte concerne la nature de cette nouvelle particule, à savoir si elle correspond bien à celle attendue dans le cadre du modèle standard ou bien si elle est une particule différente et peut-être l'une des nombreuses particules encore à découvrir. Avec les résultats présentés aux conférences cet été, les physiciens du LHC ont commencé à apporter des réponses à ces questions et montré que, pour le moment, la particule se comporte comme le boson de Higgs du modèle standard.
Les scientifiques des expériences de physique des particules ATLAS, CDF, CMS et D0 ont, pour la première fois, joint leurs forces pour combiner leurs données et produire le premier résultat commun issu des deux plus puissants collisionneurs au monde : le Tevatron à Fermilab près de Chicago et le LHC au CERN près de Genève. Ensemble les quatre expériences ont permis d’atteindre une précision inégalée de 0,4% sur la masse de la particule la plus lourde du modèle standard : le quark top. Ceci pourrait donner des clés pour rechercher la nouvelle physique au-delà du modèle standard. Les chercheurs du CEA à l’Irfu, en collaboration avec leurs collègues du CNRS, sont au centre de cette nouvelle avancée.
Les scientifiques des expériences de physique des particules ATLAS, CDF, CMS et D0 ont, pour la première fois, joint leurs forces pour combiner leurs données et produire le premier résultat commun issu des deux plus puissants collisionneurs au monde : le Tevatron à Fermilab près de Chicago et le LHC au CERN près de Genève. Ensemble les quatre expériences ont permis d’atteindre une précision inégalée de 0,4% sur la masse de la particule la plus lourde du modèle standard : le quark top. Ceci pourrait donner des clés pour rechercher la nouvelle physique au-delà du modèle standard. Les chercheurs du CEA à l’Irfu, en collaboration avec leurs collègues du CNRS, sont au centre de cette nouvelle avancée.
Le 21 février 2014, les physiciens de D0 et CDF ont annoncé l'observation pour la première fois d'un mode extrêmement rare de production du quark top célibataire auprès du collisionneur proton-antiproton Tevatron : la production par interaction faible dans la voie « s ». Ce résultat concernant la particule élémentaire connue la plus lourde, le quark top, est en accord avec le taux de production du modèle standard de la physique des particules. Il a été très difficile à obtenir. En particulier, il s'appuie sur des techniques d'intelligence artificielle et a nécessité deux ans et demi d'analyse des données, après l'arrêt définitif du collisionneur en 2011. C'est un succès majeur pour les expériences du Tevatron, d'autant plus qu'il sera très difficile de réaliser une mesure similaire au LHC. L’équipe D0 de l'Irfu/SPP participe à ces mesures depuis le début et coordonne les études du quark top dans la collaboration D0 depuis plusieurs années.
Un second détecteur de neutrinos vient d’être édifié par le CNRS et le CEA à proximité de la centrale nucléaire de Chooz (Ardennes). Ses mesures complèteront celles du premier détecteur, installé depuis cinq ans, afin d’étudier, dans le cadre de l’expérience Double Chooz, les caractéristiques des neutrinos, ces particules élémentaires presque insaisissables produites en abondance notamment dans le Soleil et dans les réacteurs nucléaires. Construit à 400 mètres du cœur des réacteurs de la centrale, ce second détecteur est inauguré le 25 septembre 2014 en présence de représentants du CNRS et du CEA, et des autorités locales, qui soutiennent activement cette implantation.
Après sa mise en service au cours de l’automne, le détecteur captera les neutrinos produits dans les cœurs des deux réacteurs de la centrale, situés à 400 mètres. Ces données seront comparées à celles collectées par l’autre détecteur, installé à 1 kilomètre de ces réacteurs. La différence de composition attendue est due à une métamorphose des neutrinos, qui changent de caractéristiques au cours de leur trajet. L’expérience Double Chooz est fondamentale pour permettre de comprendre ce phénomène, et ainsi compléter le Modèle standard de la physique des particules1.
L’intégration de la mécanique du cœur du détecteur proche de Double-Chooz est terminée. Les trois enceintes sur les quatre que comprend le détecteur ont été fermées fin juin par les équipes de l’Irfu. Le détecteur est prêt pour son remplissage, pour un début de prise de donnée cet automne.
L’expérience Double-Chooz étudie précisément les oscillations de neutrinos par la mesure de l’angle de mélange θ13 caractérisant la transformation spontanée des antineutrinos électroniques provenant des réacteurs nucléaires de la centrale de Chooz dans les Ardennes.
Le premier détecteur, situé à 1 km des réacteurs, est actuellement en prise de données depuis le mois d’avril 2011. Ce détecteur a permis la première mesure de l’angle de mélange θ13 auprès d’un réacteur nucléaire en 2011. Cette mesure a été complétée et précisée depuis par des expériences similaires en Chine et en Corée. Récemment la collaboration Double Chooz vient d’améliorer sa détermination, sin2 2θ13 = 0.090 +- 0.03, dans une publication à paraître. Ces mesures ont par ailleurs permis de découvrir une nouvelle structure dans le spectre des neutrinos de réacteurs. Cette structure, révélée pour la première fois lors de la conférence Neutrino 2014 à Boston, agite la communauté des physiciens qui en cherche l’origine mystérieuse.
En utilisant les dernières données de l’observatoire spatial Herschel, une équipe internationale coordonnée par le Service d'Astrophysique- Laboratoire AIM Paris Saclay (CEA-Irfu – CNRS - Université Paris Diderot) a mis en évidence l’impact des étoiles massives sur la formation des autres étoiles dans les nuages moléculaires. Les chercheurs ont pu montré que les étoiles les plus massives en évaporant le gaz des nuages par leur rayonnement provoquaient également un effet de compression capable de donner lieu à une nouvelle génération d’étoiles. Ces résultats sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics d'avril 2014
La collaboration Planck, qui implique notamment le CNRS, le CEA, le CNES et plusieurs universités françaises, dévoile à partir d’aujourd’hui à la conférence de Ferrara (Italie) les résultats des quatre années d’observation du satellite Planck de l’Agence spatiale européenne (ESA), dédié à l’étude du « rayonnement fossile », la plus vieille lumière de l’univers. Pour la première fois, la plus ancienne image de notre univers est mesurée précisément selon deux paramètres de la lumière (en intensité et en polarisation1), sur l’ensemble de la voûte céleste. Cette lumière primordiale nous permet de « voir » les particules les plus insaisissables : la matière noire et les neutrinos fossiles.
De 2009 à 2013, le satellite Planck a observé le rayonnement fossile, la plus ancienne image de l’univers, encore appelé fonds diffus cosmologique. Aujourd’hui, avec l’analyse complète des données, la qualité de la carte obtenue est telle que les empreintes laissées par la matière noire et les neutrinos primordiaux, entre autres, sont clairement visibles.
Déjà, en 2013 la carte des variations d’intensité lumineuse avait été dévoilée, nous renseignant sur les lieux où se trouvait la matière 380 000 ans après le Big-Bang. Grâce à la mesure de la polarisation de cette lumière (pour le moment dans 4 des 7 canaux2), Planck est capable de voir comment cette matière bougeait. Notre vision de l’univers primordial devient alors dynamique. Cette nouvelle dimension et la qualité des données permettent de tester de nombreux paramètres du modèle standard de la cosmologie. En particulier, elles éclairent aujourd’hui ce qu’il y a de plus insaisissable dans l’univers : la matière noire et les neutrinos.
La lumière est une forme d’énergie qui nous est très familière même si certaines de ses propriétés ne sont pas facilement accessibles. L’une d’entre elles - la polarisation - est une source d’informations pour les chercheurs. Dans l’espace, la lumière émise par les étoiles, les gaz ou les poussières peut être polarisée de plusieurs façons. En mesurant cette polarisation, les astronomes peuvent étudier les processus physiques qui sont à son origine, en particulier les propriétés des champs magnétiques dans le milieu interstellaire de notre Galaxie[1].
La carte présentée ici a été obtenue en utilisant des détecteurs du satellite Planck, agissant un peu à la manière des lunettes de soleil polarisées, en version astronomique. Les tourbillons, boucles et arches de cette image tracent la structure du champ magnétique de notre Galaxie. Cette image dévoile l’organisation à grande échelle d’une partie du champ magnétique galactique. La bande sombre correspond au plan galactique : l’émission polarisée y est particulièrement intense. La structure générale révèle un motif régulier où les lignes du champ magnétique sont majoritairement parallèles au plan de la Voie Lactée.
Les observations révèlent également des variations de la direction de polarisation dans les nuages de matière proches du Soleil vus de part et d’autre de la bande sombre. Celles-ci témoignent de changements de la direction du champ magnétique dont les astrophysiciens étudient l’origine.
Les zones à haute latitude galactique ont été masquées. Le signal y est plus faible et un travail supplémentaire est requis pour mesurer et séparer la polarisation de notre Galaxie de celle du rayonnement fossile micro-onde.
[1] La connaissance du champ magnétique de notre galaxie est fondamentale car celui-ci est soupçonné de gouverner sur de nombreux phénomènes, tels que la trajectoire des particules chargées électriquement (les rayons cosmiques) et la formation des étoiles.
La procédure et les outillages d’assemblage des tronçons de la cavité RFQ du projet Spiral2 ont été validés à Saclay. Les deux tronçons ont été assemblés avec succès, permettant ainsi de valider l’obtention de la précision drastique requise pour les aligner ainsi que le niveau d’étanchéité necessaire pour y faire régner l’ultra vide. Les tronçons ont été démontés et sont prêts à être expédiés au GANIL où le montage final va débuter le 8 septembre.
Rôle d’une cavité accélératrice RFQ
L’Irfu a en charge les études, la réalisation, le montage et la mise en service au GANIL de la cavité accélératrice RFQ (Radio Frequency Quadrupole) de Spiral2. Cette cavité en cuivre pur est placée à la sortie des lignes « basse énergie » qui conduisent les faisceaux continus issus des sources de particules jusqu’à elle (voir aussi L'injecteur de SPIRAL2 prêt à déménager au Ganil, juillet 2012). Son rôle est de regrouper les particules en paquets (88 millions de paquets par seconde), tout en commençant à les accélérer jusqu’à 3 MeV (et pour une intensité allant jusqu’à 5 mA), afin de pouvoir ensuite les injecter dans l’accélérateur linéaire supraconducteur.
La cavité RFQ est composée de cinq tronçons de cuivre de 1 m de longueur, et pesant 1,6 tonnes chacun. La puissance RF installée nécessaire à son fonctionnement est de 240 kW en continu. La thermalisation de la cavité est assurée par une circulation complexe d’eau à température régulée.
La collaboration internationale T2K, laquelle comprend des équipes de l'Irfu et de l'IN2P3, vient de publier la mesure la plus précise au monde de l’angle de mélange θ23, l’un des paramètres gouvernant les oscillations des neutrinos. Cette mesure, obtenue en étudiant la disparition de neutrinos muoniques, intervient moins d’un an après la première observation par T2K de la transformation de neutrinos muoniques en neutrinos électroniques. De plus, une analyse combinée de toutes les mesures, y compris celles d’autres expériences, apporte de premières indications sur la phase δ, liée à la violation de la symétrie CP dans le secteur leptonique, qui pourrait expliquer la disparition de l’antimatière dans l’Univers.
Il existe trois espèces ou « saveurs » de neutrinos : le neutrino électronique νe, le neutrino muonique νμ et le neutrino tauique ντ, qui sont les partenaires pour l’interaction faible des trois leptons chargés : l’électron, le muon et le lepton tau, respectivement. Les neutrinos ont la propriété de pouvoir, au cours de leur propagation, se transformer d’une espèce à une autre : c’est ce que l’on appelle les oscillations des neutrinos. Ce processus d’origine quantique, qui implique que les neutrinos sont massifs, est décrit par la matrice PMNS (Pontecorvo-Maki-Nagawa-Sakata) de mélange des neutrinos, qui dépend de trois angles de mélange θ12, θ13 et θ23 et d’une phase δ, paramètres fondamentaux qu’il est important de mesurer expérimentalement.
En combinant modélisation climatique et observations de la surface de Titan issues de la sonde Cassini, une équipe du Service d'Astrophysique- Laboratoire AIM (CNRS/CEA/Université Paris Diderot) et des chercheurs de l'IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris) et du laboratoire MSC (Matière et Systèmes Complexes, CNRS/Université Paris Diderot) a proposé un nouveau mode de formation et de croissance des dunes à la surface du satellite. Ce mode de croissance, également observé dans certains déserts terrestres et sur la planète Mars, serait présent de manière dominante dans les déserts de Titan et permettrait d’expliquer non seulement la forme de ces dunes, leur orientation et leur direction de croissance, mais aussi leur confinement dans la ceinture tropicale du satellite.
Les résultats de cette étude sont publiés dans le journal Geophysical Research Letters.
Durant le festival Scopitone et la Nantes Digital Week du 15 au 21 septembre 2014, plus de 10 000 visiteurs ont expérimenté l’exposition numérique ExplorNova. Son objectif: proposer de nouvelles formes de représentation et de médiation scientifique par le numérique, des nouveaux usages jusqu'à la création artistique. Coordonné par Vincent Minier (CEA Irfu), le projet ExplorNova s’appuie sur les compétences transdisciplinaires de l'Irfu, de l’Université de Nantes, de Stereolux et de nombreux artistes.
