Les activités de recherche de l'équipe de recherche "Auger" du LPSC sont centrées sur la détection et l'étude des rayons cosmiques aux énergies extrêmes, à l'Observatoire Pierre Auger.

Les laboratoires IN2P3 membres de la collaboration Pierre Auger en 2017, sont au nombre de trois : l'IPNO (Orsay), le LPNHE (Paris) et le LPSC (Grenoble).

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L'Observatoire Pierre Auger

augerwebL'Observatoire Pierre Auger a pour objectif d’étudier les rayons cosmiques aux plus hautes énergies (E > 1019 eV). Un ensemble de détecteurs  couvrant une surface  de 3000 km²  a été installé dans la pampa argentine (province de Mendoza).

Ce site constitue le plus grand détecteur de rayons cosmiques au monde.

L’Observatoire Pierre Auger, qui déploie son réseau de détecteurs sur 3000 km2 dans la pampa argentine, est un projet phare dans l’étude des rayons cosmiques. Plus de 400 scientifiques de 16 pays différents collaborent pour déterminer l’origine et la nature ses particules les plus énergétiques de l’Univers et comprendre comment elles atteignent des énergies aussi extrêmes.

L’implication de la France

Les laboratoires de l’IN2P3 sont partie prenante de cette aventure scientifique depuis ses débuts. Leaders en particulier dans le développement de l’électronique et du système d’acquisition de données du réseau de détecteurs au sol (1660 détecteurs Cherenkov) ils ont fortement contribué à la mise en œuvre de cet Observatoire hors normes. La forte implication des chercheurs de l’IN2P3 dans l’analyse des données et dans leur interprétation est indéniable.

AugerPrime

Les mesures réalisées ont permis d’obtenir des résultats remarquables et des avancées notables dans la compréhension des rayons cosmiques d’ultra haute énergie. Cependant, l’interprétation des observations est suffisamment complexe pour requérir une évolution de l’Observatoire pour une meilleure détermination de la composition du flux aux plus hautes énergies. Les données qui seront collectées dans la future configuration de l’Observatoire pourraient permettre de percer les secrets des accélérateurs naturels les plus puissants de l’Univers. L’ensemble du projet d’amélioration entrepris est dénommé AugerPrime.

L'équipe du LPSC dans la collaboration Auger

Le groupe du LPSC a rejoint la collaboration Pierre Auger en 2006.

Nous sommes engagés dans des activités techniques nécessaires au bon fonctionnement de l’Observatoire (contrôle en ligne du détecteur de surface) et des R&D menées en vue de ses extensions et de son amélioration (contrôle de l’acquisition pour le réseau AERA[1] ; études mécaniques pour les détecteurs du réseau RDA[2]; participations aux projets d'upgrade du détecteur). Nous avons participé à la recherche de neutrinos cosmiques d’ultra-haute énergie dans les données de l’Observatoire, et à l’étude des interactions hadroniques aux énergies extrêmes. Fort de l’expérience acquise durant plusieurs années dans la radio-détection des gerbes, le groupe s’est engagé en 2011 dans le projet EASIER[3], pour lequel des activités de développement d’antennes, ainsi que d’analyse de données, ont été intensivement menées. Soutenu par un financement de l'ANR, le projet GIGAS de R&D radiodétection dans la gamme du GHz, se termine en 2017. Nous participons également à l’effort de R&D pour les futurs observatoires de RCUHE.

Pour accroitre les performances du détecteur de surface (SD) constitués de 1660 détecteurs Cherenkov (WCD), la solution retenue est de placer des scintillateurs de 4m2 sur chacun d’eux (SSD, scintillator surface detector) Une nouvelle électronique embarquée équipant chaque WCD est prévue pour permettre l’acquisition et le contrôle des données, avec des performances accrues.

Au sein de la collaboration, le groupe Auger du LPSC assume des responsabilités dans le contrôle en ligne et le suivi des performances du SD. Cette activité se poursuit, avec les développements nécessaires pour intégrer les évolutions prévues par Auger Prime. Grâce à la forte implication des services Electronique etDétecteurs et Instrumentation du LPSC, le groupe contribue de façon essentielle au projet d’amélioration et de rénovation de l’électronique du SD, va assembler et tester une centaine de modules du SSD,  et s’implique également dans l’organisation d’Auger Prime et dans sa mise en oeuvre. Ces activités confèrent au groupe un rôle majeur très visible au sein de la collaboration. De plus la responsable de groupe prend en charge la coordination du projet Auger Prime au sein d’Auger France.


[1] Auger Engineering Radio Array 

[2] R&D Array

[3] Extensive Air Showers Identification with Electron Radiometers 

 

Les  résultats de la collaboration Pierre Auger

 


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