Théorie et expérience en Axion
Du 14 au 16 mai s'est tenue au LPSC la rencontre internationale The strong CP puzzle and axions qui a réuni une cinquantaine de participants, théoriciens et expérimentateurs.
L'axion est une particule hypothétique inventée pour expliquer pourquoi l'interaction forte respecte la symétrie matière/antimatière, et qui pourrait aussi constituer la matière noire de l'Univers.
Ce workshop a été l'occasion de faire un tour d'horizon des modèles théoriques récemment proposés, ainsi que des programmes expérimentaux associés pour rechercher cette particule.
Première cartographie SZ d’un amas de galaxies avec NIKA2
L’avènement de la camera NIKA2 au télescope de 30 mètres de l’IRAM (Grenade, Espagne) constitue une opportunité unique pour l’observation d’amas de galaxies par effet Sunyaev Zel’dovich (SZ), grâce à ses deux bandes de fréquence (150 et 260 GHz), sa grande sensibilité, son excellente résolution angulaire et son grand champ de vue.
En avril 2017, la collaboration NIKA2 a observé un premier amas faisant partie de l’échantillon du grand programme d’observation SZ. Il s’agit de l’amas PSZ2 G144.83+25.11 à un redshift z=0,58 observé pendant 11 heures avec des conditions atmosphériques relativement mauvaises. Les excellentes performances de la caméra NIKA2 (R. Adam et al., A&A 2018) ont néanmoins permis d’obtenir des résultats de premier plan.
La carte NIKA2 obtenue à 150 GHz (cf. figure) met en évidence un amas cartographié à haute résolution (plus de 20 fois mieux que Planck) et avec un fort signal sur bruit jusque dans les régions périphériques. Le résultat est comparable à la carte du milieu intras-amas obtenue en rayons X par le satellite XMM-Newton, ce qui ce qui facilite les analyses jointes SZ/X. En particulier, l’observation faite avec NIKA2 permet d’identifier une région de surpression dans l’amas et une source ponctuelle submillimétrique, qui peuvent donc être prises en compte dans l’analyse.
Les données NIKA2 ont été utilisées conjointement avec les données SZ obtenues par d’autres expériences opérant dans le millimétriques (MUSTANG, Bolocam et Planck), afin d'établir de manière non paramétrique le profil de pression, depuis le centre de l’amas jusqu'à sa périphérie. Nous avons pu montrer que la zone de surpression avait un impact notable sur la valeur du paramètre de Compton intégré (65%) et sur celle de la masse de l’amas (79%). Ces deux paramètres sont essentiels pour l’utilisation cosmologique des grands catalogues d’amas. Ainsi, les résultats obtenus dans cet article soulignent l’importance du grand programme SZ de NIKA2 pour la caractérisation de la dispersion de la relation d'échelle SZ-masse et donc pour la cosmologie avec des amas.
Le grand programme d’observation SZ de NIKA2 bénéficie de 300 heures d’observation accordées par l’IRAM dans le cadre du temps garanti attribué à la collaboration NIKA2. L'objectif est d’étalonner en masse un échantillon représentatif constitué de 50 amas de galaxies sélectionnés en SZ (catalogues Planck et ACT) à un décalage vers le rouge moyen à élevé (0,5 <z <1) et couvrant un ordre de grandeur en masse. L’observation des amas de cet échantillon permettra de mener une étude complète de la morphologie et de l'évolution des amas. De plus, ces données seront combinées aux données X du satellite XMM-Newton afin d’étudier les profils thermodynamiques radiaux (densité, pression, masse, température, entropie). Ces derniers sont essentiels pour une compréhension complète de la relation observable-masse des amas de galaxies qui permettra in fine d'exploiter les grands relevés d’amas pour contraindre la cosmologie
Plus d’informations :
First Sunyaev-Zel'dovich mapping with NIKA2: implication of cluster substructures on the pressure profile and mass estimate, F. Ruppin, F. Mayet, G. W. Pratt et al., accepté dans Astron. and Astrophys., arXiv:1712.09587
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Le groupe NIKA2 du LPSC a bénéficié des compétences des services techniques et administratifs du laboratoire. Cette activité est financée notamment par l’ANR avec le projet NIKA2Sky (ANR-15-CE31-0017 et http://lpsc.in2p3.fr/NIKA2Sky), le projet ANR-12-BS05-0007 project (2013-2015) et le Labex Enigmass.
Le grand programme d’observations SZ de NIKA2 (http://lpsc.in2p3.fr/NIKA2LPSZ/) regroupe 10 instituts européens dont l’IN2P3, l’INSU et le CEA au niveau français.
La fête de la science 2016 au LPSC
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Cette année le Laboratoire fêtera la science les jeudi 13, vendredi 14 et samedi 15 octobre. Venez rencontrer les chercheurs, les enseignants-chercheurs, les ingenieurs et techniciens du LPSC afin de découvrir ou d'approfondir vos connaissances sur les activités de recherche du laboratoire. Des visites, des ateliers pour enfants et une conférence sont au programme: |
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La caméra NIKA2 en phase d’exploitation scientifique
L’installation de la caméra millimétrique NIKA2 au télescope de 30 mètres à Pico Veleta (Espagne) a été finalisée en octobre 2017. Elle marque la fin de la première phase du projet (2011-2016) qui a porté sur la conception, la construction et l’installation de la caméra. La caméra a été acceptée en tant qu’instrument IRAM et ouverte à la communauté scientifique. L’avènement de la camera NIKA2 au télescope de 30 mètres constitue une opportunité unique pour les observations millimétriques, notamment pour la cosmologie avec des amas de galaxies, grâce à ses deux bandes de fréquence (150 et 260 GHz), sa grande sensibilité, son excellente résolution (11 et 18 arcsec) et son grand champ de vue (6.5 arcmin).
La phase d’exploitation scientifique de la caméra NIKA2 au télescope de 30 mètres a débuté en octobre 2017 et est prévue pour durer dix ans. La collaboration NIKA2 bénéficie de 1300 heures d’observations en temps garanti, partagé en cinq programmes d’observation correspondant à cinq objectifs scientifiques.
La caméra NIKA2 a été construite par une collaboration internationale, dirigée par des laboratoires grenoblois (Institut Neel, LPSC, IPAG et IRAM), qui a répondu avec succès en 2011 à un appel d'offres lancé par l'IRAM concernant la prochaine génération de caméra pour le télescope de 30 mètres.
En particulier, le LPSC a développé une électronique spécifique dédiée à l'instrument NIKA2. Celle-ci est composée de 20 cartes de lecture réparties dans 3 châssis différents (un par matrice). Sur chaque carte de lecture, la fabrication des peignes de fréquences (jusqu'à 300 fréquences simultanées) et leur analyse est réalisée en bande de base grâce à des FPGA et des convertisseurs analogique-numérique et numérique-analogique. Une grande quantité de processeurs de signaux numériques (DSP) (de l'ordre de 850) permettent de bénéficier de la puissance de calcul nécessaire aux manipulations fréquentielles et à la détection de la variation des fréquences de résonance.
Dans la première phase, le groupe a été fortement impliqué dans l’instrumentation, l’analyse de données (commissioning de la caméra) et dans le management de la collaboration internationale. Le groupe NIKA2 du LPSC a bénéficié des compétences des services techniques et administratifs du laboratoire.
Pour l’exploitation scientifique, le LPSC assure la responsabilité du programme d’observations SZ qui permettra l’observation de 50 amas de galaxies avec le télescope de 30 m de l’IRAM au cours des cinq prochaines années. Ce programme bénéficie de 300 heures d’observation accordées dans le cadre du temps garanti attribué au consortium NIKA2. L'objectif principal est d’étalonner en masse un échantillon représentatif constitué de 50 amas de galaxies sélectionnés en SZ (catalogues Planck et ACT), ce qui permettra d'exploiter les grands relevés pour contraindre la cosmologie.
Plus d’informations :
The NIKA2 large field-of-view millimeter continuum camera for the 30-m IRAM telescope
R. Adam et al., Astron. and Astrophys 609 (2018) A115, arXiv:1707.00908,
Contact : F. Mayet
Mesure de la composante secondaire du rayonnement cosmique par AMS
Les explosions d'étoiles comme les supernovae projettent dans l'espace interstellaire des noyaux à des vitesses relativistes appelés rayons cosmiques. Lorsque ces noyaux entrent en collision avec le gaz épars entre les étoiles, ils produisent une cascade de particules, appelées rayons cosmiques secondaires. Cette composante peut être utilisée pour tracer l'histoire des rayons cosmiques lors de leur propagation dans la galaxie. Les mesures des flux de lithium, béryllium et bore - trois espèces de rayons cosmiques secondaires - effectuées par le spectromètre magnétique alpha (AMS) à bord de la station spatiale internationale, permettent de caractériser avec une précision sans précédent cette composante. Un «durcissement» spectral des rayons cosmiques secondaires est notamment observé - un plus grand nombre de particules à des énergies élevées que ce que l'on pourrait attendre d'une loi de puissance standard. Un tel durcissement a déjà été observé par la collaboration AMS dans les rayons cosmiques primaires tels que l'hélium, le carbone et l'oxygène mais l'amplitude de ce durcissement est plus grande pour les rayons cosmiques secondaires que pour les rayons cosmiques primaires. Ces nouvelles observations suggèrent que de nouveaux mécanismes doivent être pris en compte pour décrire avec précision la propagation des rayons cosmiques à travers l'espace.
Actualités IN2P3 :
http://www.in2p3.fr/recherche/actualites/2018/breve_ams_rayonssecondaires.html
Pour en savoir plus :
https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.120.021101
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.021101
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