La collaboration Pierre Auger a appris avec une profonde tristesse la nouvelle du décès de James W. Cronin (Jim Cronin), professeur émérite en Physique, Astronomie & astrophysique de l’Université de Chicago. Jim Cronin était un des pères fondateurs de l’Observatoire Pierre Auger, à la conception duquel il a largement contribué ; il en était un des porte paroles émérites.

Cette nouvelle affecte la communauté scientifique internationale.

James W. Cronin (University of Chicago)

 

 

Jim Cronin avait obtenu son doctorat de Physique en 1955 à l’Université de Chicago et débuté sa remarquable carrière comme physicien assistant au Laboratoire national de Brookhaven de 1955 jusqu'à 1958 ; puis il a été nommé à un poste de professeur de physique à l’Université de Princeton. En 1971 il est retourné à l’Université de Chicago, en tant que Professeur.

Durant sa carrière de chercheur, il a travaillé sur le « Cosmotron » de Brookhaven, puis au Bevatron à Berkeley. A Princeton, il a étudié les désintégrations des hypérons, puis les désintégrations des mésons K, ce qui a conduit à la découverte de la violation de CP. Après cette découverte, il a passé une année en France, entre 1964 et 1965, menant ses recherches avec René Turlay au Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay, et donnant des cours au Collège de France. De retour à Princeton, il a entrepris une série d’expériences pour poursuivre l’étude des modes de désintégration des kaons neutres. En 1971, à l’Université de Chicago il fut à l’origine de la création d’un groupe analysant les besoins techniques nécessaires à la production et à l’étude des collisions protons-anti protons au Tevatron.

Dans les années 80, Jim Cronin a décidé de se consacrer à l’étude des rayons cosmiques, intérêt qui s’est concrétisé dans la réalisation de l’expérience CASA, un observatoire de 1 km2 pour détecter les sources de gamma au dessus de 100 TeV. Dès 1991 il a développé, avec Alan Watson, les premiers concepts d’un observatoire de plusieurs milliers de km2 pour l’étude des rayons cosmiques d’ultra haute énergie, au delà de 1 EeV. De ces idées pionnières et visionnaires est né l’Observatoire Pierre Auger ! C’est également grâce à ses efforts et à sa persévérance que la collaboration Pierre Auger a pris forme, réunissant jusqu’à 400 physiciens de 19 pays pour travailler à la concrétisation et la réussite de ce vaste projet. Avec Murat Boratav, notre regretté collègue, également père fondateur de l’Observatoire Pierre Auger, il a joué un rôle crucial dans la participation de la France à cette aventure scientifique. En 1999, Jim Cronin a été invité pour un an au Collège de France, en tant que titulaire de la « chaire internationale ». Il est revenu régulièrement pour de courts séjours à Paris par la suite.

En préambule rappelons que l’expérience STEREO recherche l’existence d’un nouveau constituant élémentaire de la matière (un type de neutrino dit stérile) en réalisant une mesure d’oscillation d’antineutrinos électroniques à très courte distance du réacteur de recherche de l’Institut Laue Langevin (ILL) à Grenoble.

Ce projet, fruit d’une collaboration internationale, a franchi une étape importante ces dernières semaines. En effet, les différents éléments du détecteur STEREO (photo), mis au point à l’IRFU Saclay, ont été assemblés puis testés à Grenoble dans le hall ARIANE du laboratoire avec le support des services techniques et des physiciens du LPSC. Il a été ensuite transporté dans le hall expérimental de l’ILL le 11 Mai, ce qui a nécessité une combinaison de moyens de manutention par grue et camion pour un envol au dessus les grilles du LPSC (photo) puis un transport jusqu’au bâtiment réacteur. La fenêtre en temps était très contrainte pour l’entrée des gros éléments tels que le détecteur et certaines pièces du blindage. Manquer ce rendez-vous aurait retardé de plusieurs mois l’installation de l’expérience.

Stereo Murs

La casemate dans laquelle sera installée l’expérience STEREO à l’ILL a, elle aussi, fait l’objet d’une intense activité fin avril puisque plus de 70 tonnes de plomb sous forme de briques ont été manipulées (photo) pour construire des murs de protection. Ce travail de force, auquel a participé une large équipe du LPSC agrégeant les services techniques et le groupe de physique STEREO a été mené en un temps record : 2 jours. Cette réalisation permettra de réduire à un niveau acceptable le bruit de fond issu des lignes d’expériences voisines.

L’été sera encore très occupé avec la phase d’installation du détecteur dans son blindage de plomb et de polyéthylène et le transfert à l’ILL du veto muon, conçu et réalisé au LPSC. Le dispositif complet (au total l’ensemble pèsera environ 90 tonnes) sera finalement positionné à l’aide de coussins d’air à une dizaine de mètres du cœur du réacteur. Il faudra attendre le « feu vert » de l’Autorité de Sureté Nucléaire pour le remplissage du scintillateur et la mise en service du détecteur. De nouveau un timing serré si l’on veut profiter des cycles du réacteur ON avant une phase d’arrêt prévue en mars 2017.

Si tout se déroule comme prévu cet été, nous devrions commencer à détecter nos premiers antineutrinos vers la fin septembre.

Les faisceaux d’électrons sont de nos jours largement utilisés dans différents domaines, pour la recherche, mais aussi pour de nombreuses applications en médecine et dans l’industrie. Les faisceaux polarisés de positrons (le jumeau antimatière de l’électron) sont plus difficiles et plus couteux à produire, mais possèdent un très fort potentiel pour l’ouverture de nouvelles voies de recherches et d’applications.

L’expérience PEPPo (Polarized Electrons for Polarized Positrons) vient de réaliser la démonstration expérimentale d’une nouvelle technique de production de faisceau polarisé de positrons. Elle est basée sur l’utilisation d’un faisceau polarisé d’électrons de quelques MeV et son interaction avec la matière par rayonnement de freinage concrétisé en un photon polarisé. PEPPo a montré que la polarisation du faisceau d’électrons se communique très efficacement aux positrons produits par la matérialisation du photon polarisé intermédiaire en une paire e+e-.

Alors que les méthodes précédentes restent confinées à des accélérateurs de grandes énergies (>GeV), la technique PEPPo fonctionne dès que l’énergie du faisceau d’électrons dépasse le seuil de production de paires (1.022 MeV). La démonstration de l’efficacité de cette technique à faible énergie initiale ouvre l’accès aux positrons polarisés à une très large communauté de par l‘effet de son coût de réalisation fortement réduit.    

En collaboration avec le Jefferson Laboratory, l’expérience PEPPo s’est déroulée en 2012 à l’injecteur de CEBAF (Continuous Electron Beam Accelerator Facility). Les résultats sont publiés aujourd’hui dans Physical Review Letters et ont été sélectionnés pour faire les grands titres de cette prestigieuse revue en raison << de leur importance, leur caractère innovant, et leur très large intérêt >>.

L’équipe JLab du LPSC a été leader dans cette expérience de sa conception, sa préparation et sa réalisation à son analyse, avec le pôle accélérateur et un fort soutient du service détecteur et instrumentation pour le développement du polarimètre à transmission Compton qui a permis de mesurer la polarisation des positrons.

Pour en savoir plus :

http://journals.aps.org/prl/

http://physics.aps.org/articles/v9/58

https://www.jlab.org/news/releases/spinning-electrons-yield-positrons-research

Les 23ème Olympiades de Physique se sont achevées Samedi 30 Janvier à 21h.

Françoise Combes, astrophysicienne et académicienne, marraine de cet évènement, a raconté un épisode extraordinaire de sa vie professionnelle : sa rencontre avec Robert Wilson et leurs échanges au sujet des mesures du rayonnement fossile. Quel beau clin d'oeil à l'expérience réalisée par les 5 élèves du lycée Marie Reynoard, et à la correspondance échangée par les lycéens avec le prix Nobel de Physique !

Accompagnés de leur professeur de Physique Chimie, Madame Nadège Buriller, sans qui ce projet n'aurait vu le jour, Axel, Morgane, Thibaud, Jacky et Gaspard, ont reçu le 1er prix des Olympiades de Physique 2015-2016, au niveau national. "Votre projet est bluffant", ont déclaré les membres du jury.

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Cette belle récompense couronne le travail d'un an et demi de Recherche. Au cours de cette unique expérience, les élèves ont dû faire preuve d'engagement, d'esprit d'équipe, de rigueur et de persévérance. Ce projet a été supporté scientifiquement et techniquement par le LPSC et soutenu financièrement par le Labex Enigmass.

Cette belle aventure se termine de manière éblouissante !

Nous espérons que cette récompense les conforte dans des formations supérieures en Sciences.

Palmarès           Mémoire          La Une du Rectorat

 

Le LHC a produit cette année pour la première fois des collisions de protons à 13 TeV, une énergie jamais atteinte en laboratoire (voir la Une du LPSC d’avril 2015). Depuis avril dernier, les expériences qui recueillent les produits de ces collisions explorent donc un territoire inconnu dans l’espoir de débusquer de nouvelles particules.

Les tout premiers résultats des expériences ATLAS et CMS obtenus avec l'ensemble de ces données ont été montrés au public mardi 15 décembre 2015. Cet événement était particulièrement attendu par le groupe ATLAS de notre laboratoire. En effet, notre équipe cherche entre autres à mettre en évidence de nouvelles particules qui se désintègreraient en deux photons. Or en regardant le spectre en masse de ces signatures à deux photons, un petit excès par rapport aux prédictions a été observé autour de 750 GeV comme le montre la figure.

 Distribution de la masse des paires de photons obtenue par l'expérience ATLAS avec les données 2015 du LHC à 13 TeV. Les données sont les points noirs et la distribution attendue sans l'ajout d'une nouvelle particule est en rouge.

Distribution de la masse des paires de photons obtenue par l'expérience ATLAS avec les données 2015 du LHC à 13 TeV. Les données sont les points noirs et la distribution attendue sans l'ajout d'une nouvelle particule est en rouge.

 

Impossible de dire à l’heure actuelle si ce frémissement correspond simplement à un effet statistique ou s’il s’agit de la signature d’une particule particulièrement massive. Ce qui rend cette observation intéressante, c’est que mardi, les chercheurs ont pris connaissance des résultats de l’expérience CMS qui observe, elle aussi, un petit excès dans cette région en masse ! Ces déviations sont trop faibles cependant pour pouvoir en dire plus aujourd’hui. Seules de nouvelles données du LHC pourront permettre de trancher… Pour cela, il nous faut donc attendre le redémarrage du collisionneur et des expériences au printemps prochain, après la pause hivernale dédiée à la maintenance de l’ensemble des appareillages scientifiques. Par ailleurs d'autres résultats obtenus à partir de ces mêmes données sont attendus dans les mois qui viennent, avec peut-être d'autres surprises...

            Rendez-vous donc l’année prochaine !

Pour plus d'informations : le site de l'expérience ATLAS et le site du CERN.