25 Mars 2019  |  Espace & Particules
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 03/2019

Espace & Particules (3/2019)

Un igloo dans le glacier du Cervin
Le projet de recherche Igluna, porté par le Swiss Space Center, ainsi que par treize universités, dont l’EPFL et l’EPFZ, consiste à bâtir un igloo de démonstration sous le glacier du Cervin, afin de tester des technologies qui seront un jour utiles à l’établissement d’une communauté sur la Lune. Quelque 190 étudiants d’horizons multiples – ingénierie, architecture, robotique ou encore agriculture – répartis en plusieurs groupes de travail, ont jusqu’à l’été prochain pour finaliser leur igloo et le tester en conditions extrêmes. L’espace de vie clos sera doté d’une chambre à coucher, d’un module de production alimentaire, d’un WC prototype et d’un centre de recherche pour récolter des données, ainsi que d’un petit laboratoire pour les analyses in situ.
L’Agence spatiale européenne attend beaucoup de ce projet, sur le plan académique, technique et scientifique. Pour simuler l’environnement lunaire, le glacier du Cervin est apparu comme une solution idéale, car le pôle sud de la Lune renferme six cratères de glace. Financé par chaque université, mais aussi en partie par le Swiss Space Office, le projet Igluna continue de faire appel à des sponsors. Le Swiss Space Center promet d’ouvrir les portes d’Igluna au public pendant les tests en juin.
 
Un arrimage inédit à l’ISS
Après avoir décollé le 2 mars de Cap Canaveral, la capsule Crew Dragon de la société Space X s’est arrimée à la Station spatiale internationale (ISS) le 3 mars, après vingt-sept heures de voyage. Le retour sur Terre a eu lieu le cinq jours plus tard. Pour cette mission de démonstration, seul un mannequin avait pris place à bord, car il s’agissait d’une répétition générale de la première mission habitée de Crew Dragon, prévue pour le mois de juillet.
Ce test visait à vérifier que le véhicule est fiable, afin de permettre aux États-Unis  de reprendre les vols habités depuis leur sol. En effet, suite à l’arrêt des navettes spatiales en 2011, seuls les Russes assurent les allers-retours vers l’ISS grâce à leur vaisseau Soyouz. La NASA a décidé de confier ces voyages vers l’orbite basse à deux sociétés privées, Space X et Boeing, qui développe de son côté sa propre capsule, dont les vols d’essai doivent aussi avoir lieu cette année.
 
Une avancée dans la connaissance des sursauts gamma
L’Institut Paul Scherrer et l’Université de Genève, en collaboration avec l’Institut de physique des hautes énergies de Pékin et le Centre national de recherche nucléaire de Swierk, en Pologne, ont permis une avancée dans la connaissance des sursauts gamma, ces bouffées de photons extrêmement énergétiques qui apparaissent de manière aléatoire, en provenance de l’Univers lointain.
Au moyen du détecteur POLAR du laboratoire spatial chinois Tiangong-2, les chercheurs ont tenté de connaître le degré de polarisation de ces rayonnements, c’est-à-dire de savoir s’ils sont organisés, pointant dans la même direction, ou s’ils vont dans tous les sens. Leur travail, publié dans la revue Nature, a permis de déterminer qu’il ont un degré de polarisation relativement bas.
 
Une nouvelle carte du ciel
S’appuyant sur un instrument révolutionnaire – le radiotélescope Lofar –, une équipe de 200 astronomes a dessiné une nouvelle carte du ciel, révélant plus de 300’000 objets célestes, pour une grande part inconnus jusqu’alors. Avec ses 100’000 antennes réparties en Europe, ce radiotélescope a la particularité de voir l’Univers à travers des particules émettant à de très basses fréquences. Ce sont ces particules – dites ultra-énergétiques – qui ont permis de de révéler plus de 300’000 objets célestes.
 
L’étude d’un futur collisionneur circulaire au CERN
La collaboration pour un futur collisionneur circulaire (FCC) au CERN a publié son rapport préliminaire de conception pour instrument qui devrait succéder au Grand collisionneur de hadrons (LHC) et qui sera en mesure d’élargir considérablement notre connaissance de la matière et de l’Univers, ainsi que de faire progresser de nombreuses technologies ayant un large impact sur notre société.
Au cours des deux prochaines années, la communauté de la physique des particules mettra à jour la stratégie européenne pour la physique des particules, définissant les orientations de la discipline. Le futur collisionneur circulaire réaliserait des collisions électron-positon, proton-proton, ainsi qu’entre des ions lourds, à des énergies et à des intensités sans précédent, avec la possibilité de collisions électron-proton et électron-ion. La possibilité d’un futur collisionneur circulaire sera examinée, conjointement avec l’autre option de collisionneur linéaire CLIC.
L’étude de conception du FCC a été un travail considérable, que seule une vaste collaboration internationale a permis de réaliser. Sur cinq années, et avec le soutien de la Commission européenne dans le cadre du programme Horizon 2020, la collaboration FCC a mobilisé plus de 1300 contributeurs de 150 universités, instituts de recherche et partenaires industriels, qui ont participé activement aux travaux de conception et de recherche et développement de nouvelles technologies afin de préparer le déploiement et l’exploitation du nouveau collisionneur.
Le collisionneur FCC, qui serait constitué d’aimants supraconducteurs à champ élevé de nouvelle génération, offrirait une vaste gamme de nouvelles possibilités en matière de physique. Atteindre des énergies de 100 TeV, voire davantage, rendrait possibles des études de précision sur la manière, ainsi qu’une exploration approfondie du rôle de la brisure de symétrie électrofaible dans l’histoire de notre Univers. Cela permettrait également d’accéder à des échelles d’énergie sans précédent et d’y chercher de nouvelles particules massives, ce qui ouvrirait de multiples perspectives pour de grandes découvertes.
Une machine électron-positon d’une énergie de 90 à 365 GeV et présentant une luminosité élevée pourrait constituer une première étape. Le coût d’un grand collisionneur circulaire électron-positon serait de l’ordre de 9 milliards d’euros, dont 5 milliards seraient consacrés aux travaux de génie civil nécessaires à l’excavation d’un tunnel de 100 km. Ce collisionneur servirait la communauté de physique du monde entier pendant 15 à 20 ans. Le programme de physique pourrait commencer d’ici à 2040, au terme de l’exploitation du LHC à haute luminosité. Le coût estimé pour une machine supraconductrice qui occuperait ensuite le même tunnel et ferait entrer en collision des protons serait d’environ 15 milliards d’euros. Cette machine pourrait commencer à fonctionner à la fin des années 2050.


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