Espace & Particules (10/2016)

La chute programmée de Rosetta

Douze après son lancement, la sonde Rosetta de l’Agence spatiale européenne s’est écrasée sur la comète Chury, à 700 millions de kilomètres de la Terre, mettant ainsi un terme à une mission historique. La sonde, d’une masse de trois tonnes, s’est placée en orbite autour de la comète puis, après une période d’observation de plusieurs mois, a envoyé, le 12 novembre 2014, un petit atterrisseur, Philae, se poser sur sa surface, pour analyser la composition de son sol et sa structure.

Rosetta avait à son bord un spectromètre dé masse mis au point par des chercheurs bernois, qui a identifié plusieurs molécules organiques, notamment du méthane, du méthanol, du formaldéhyde, ainsi que du xénon et du krypton.

 

Un détecteur d’astroparticules sur orbite

Le 15 septembre à 16 h 04 (heure suisse), le nouveau détecteur d’astroparticules POLAR a été lancé depuis le centre de Jiuquan en Chine, sur le laboratoire spatial chinois Tiangong 2. Cet instrument, issu de dix années de travail et d’une collaboration entre l’Université de Genève (UNIGE), l’Institut Paul Scherrer (PSI), l’Institut of High Energy Physics de Beijing (IHEP) et le Narodowe Centrum BadaÅ„Jadrowych de Pologne (NCBJ), a pour objectif de mesurer la polarisation des sursauts gamma.

«Les sursauts gamma proviennent de galaxies lointaines. Il s’agit d’une explosion de lumière très intense, puissante et rapide, de quelques secondes. POLAR va nous aider à en découvrir la source», explique Martin Pohl, professeur au Département de physique nucléaire et corpusculaire de la Faculté des sciences de l’UNIGE, un des concepteurs de POLAR. Les scientifiques soupçonnent que ces sursauts, qu’ils perçoivent environ une fois par jour, soient le résultat d’explosions d’étoiles hyper massives, mais ce n’est encore qu’une hypothèse. Le détecteur récoltera des données durant au moins deux ans.

Son système de fonctionnement est simple. Il s’agit d’un carré de 50 cm² constitué de 1600 barres de scintillateur, qui détecter les photons émis par les sursauts gamma. Lorsqu’un photon percutera une barre, il expulsera un deuxième photon qui provoquera une autre collision bien visible. Il s’agit ensuite de mesurer l’angle de ces deux impacts, afin de découvrir s’il y a polarisation ou non.

La polarisation signifie que le champ électrique et le champ magnétique ont une direction privilégiée. Si polarisation des sursauts gamma il y a, les scientifiques observeront une conformité de direction entre les deux impacts des photons lors de chaque étude de cas. Au contraire, s’il n’y a pas de polarisation, le second photon, issu de la première collision, partira dans n’importe quelle direction de manière totalement aléatoire. Ces mesures permettront d’avoir des indices sur le processus de production des sursauts gamma, et donc de leur source. Les chercheurs en sauront davantage à la fin des récoltes des données, qui devraient concerner les cinquante sursauts gamma les plus brillants collectés chaque année.

 

Prix Balzan pour la photonique appliquée

Federico Capasso, professeur à l’université d’Harvard, a été récompensé par le prix Balzan pour ses travaux de pionnier dans le domaine de la conception quantique de nouveaux matériaux ayant des caractères électroniques et optiques spécifiques, ce qui a conduit à la réalisation d’une nouvelle classe fondamentale de lasers, les lasers à cascade quantiques, ainsi que pour ses contributions majeures concernant la science et la technologie photoniques dans la plasmonique et les métamatériaux.

 

Inauguration d’un radiotélescope géant

Situé dans la province de Guizhou, dans le sud-ouest de la Chine, le radiotélescope FAST (pour Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope) a été inauguré et mis en service le 25 septembre 2016. Le diamètre de sa coupole, soutenue par un réseau de câbles, est de 500 m pour une superficie de 196’000 m². Il est le deuxième plus grand radiotélescope au monde après le RATAN-600 situé en Russie et le plus grand radiotélescope comportant un seul appareil, reléguant à la deuxième place celui d’Arecibo à Porto Rico, avec ses 305 m de diamètre.

Constitué de 4450 panneaux triangulaires mobiles, FAST est équipé d’un système d’optique active permettant d’ajuster la parabole selon différentes orientations, pour pointer diverses régions du ciel. Il est principalement destiné à la recherche de pulsars produisant un signal périodique très bref, ainsi qu’à la quête de signaux radio émanant d’exoplanètes. Il pourra également servir de station de réception pour les missions spatiales futures. Un superordinateur, baptisé Sky Eye-1, permettra de traiter l’importante masse de données recueillies par le télescope.

 

Nouvel échec dans la recherche de la matière noire

Après trois mois de mesures, LUX (Large Underground Xenon), l’expérience de recherche de matière noire, installée à 4 km de profondeur dans une ancienne mine d’or du Dakota du Sud, n’a pas détecté de signaux imputables à la matière noire. C’est ce qu’a indiqué l’équipe internationale de physiciens en charge de cette expérience, la plus sensible jamais conçue.

LUX comporte une cuve contenant plusieurs centaines de kilos de xénon liquide, à -108 °C, bardée de détecteurs capables d’enregistrer la faible lueur que pourrait provoquer l’impact d’une particule de matière noire. Celle-ci, vraisemblablement formée de particules supposées traverser en permanence la matière ordinaire (la roche, les parois de la cuve, le xénon qu’elle contient…), pourrait entrer en collision avec un atome de xénon, provoquant alors une émission lumineuse et arrachant un électron à l’atome, engendrant ainsi une nouvelle émission lumineuse. Les détecteurs placés sur le bord de la cuve devraient enregistrer ces deux signaux. Mais de nombreuses autres particules (rayons cosmiques, radioactivité naturelle de la roche...) peuvent traverser la cuve et engendrer de tels signaux. D’autre part, la probabilité d’interaction de la matière noire et de la matière ordinaire est inconnue, et les physiciens n’ont aucune idée du nombre de collisions auxquelles ils devraient s’attendre.

Ce résultat négatif est néanmoins intéressant. L’absence de détection ne signifie pas forcément que ces particules n’existent pas. Il permet d’exclure certains modèles de matière noire ayant des sections efficaces (probabilité d’interaction) élevées. Dans les mois à venir, l’expérience va continuer d’améliorer sa sensibilité.