Thèses récentes

  • SOUCHARD Julien, thèse en cours
  • LE COZ Sandra - Radiodétection des gerbes atmosphériques à l'Observatoire Pierre Auger, UNIVERSITÉ DE GRENOBLE Spécialité : Physique subatomique et astroparticules, Oct. 2014
    HAL Id: tel-01400693

Autres thèses soutenues

 (à venir)

 

2019

  1. Multi-Messenger Physics with the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, Front. Astron. Space Sci. 6:24 (2019)
    [arxiv.org/abs/1904.11918] [doi: 10.3389/fspas.2019.00024 ]
  2. Measurement of the average shape of longitudinal profiles of cosmic ray air-showers at the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, JCAP03(2019)018
    [arxiv.org/abs/1811.04660] [doi: 10.1088/1475-7516/2019/03/018]
  3. Probing the origin of ultra-high energy cosmic rays with neutrinos in the EeV energy range at the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, JCAP10(2019)022
    [arxiv.org/abs/1906.07422] [doi: 10.1088/1475-7516/2019/10/022]
  4. Data-driven estimation of the invisible energy of cosmic ray showers with the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, Phys. Rev. D 100, 082003
    [arxiv.org/abs/1901.08040] [doi: 10.1103/PhysRevD.100.082003]
  5. Limits on point-like sources of ultra-high-energy neutrinos with the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, JCAP11(2019)004
    [arxiv.org/abs/1906.07419] [doi: 10.1088/1475-7516/2019/11/004]


Période 2016-2018

2018

  1. Large-scale cosmic-ray anisotropies above 4 EeV measured by the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, The Astrophysical Journal, Volume 868, Number 1 (2018)
    [arxiv.org/abs/1808.03579] [doi: 10.3847/1538-4357/aae689]
  2. Observation of inclined EeV air showers with the radio detector of the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, JCAP10(2018)026
    [arxiv.org/abs/1806.05386] [doi:10.1088/1475-7516/2018/10/026]
  3. Indication of anisotropy in arrival directions of ultra-high-energy cosmic rays through comparison to the flux pattern of extragalactic gamma-ray sources
    The Pierre Auger Collaboration, The Astrophysical Journal Letters 853:L29, 2018
    [arXiv: 1801.06160] [doi: 10.3847/2041-8213/aaa66d]


  4. GIGAS: a set of microwave sensor arrays to detect molecular bremsstrahlung radiation from extensive air shower, R. Gaior, I. Al Samarai, C. Bérat, et al. Nucl. Instr. Meth. A 888 (2018) 153−162


2017

  1. Inferences on Mass Composition and Tests of Hadronic Interactions from 0.3 to 100 EeV using the water-Cherenkov Detectors of the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, Phys. Rev. D 96, 122003
    [arXiv: 1710.07249] [doi: 10.1103/PhysRevD.96.122003]
  2. Search for High-Energy Neutrinos from Binary Neutron Star Merger GW170817 with ANTARES, IceCube, and the Pierre Auger Observatory
    ANTARES Collaboration, IceCube Collaboration, The Pierre Auger Collaboration, and LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration, The Astrophysical Journal Letters, 850:L35, 2017
    [arXiv: 1710.05839] [iopscience/10.3847/2041-8213/aa9aed]
  3. Calibration of the Logarithmic-Periodic Dipole Antenna (LPDA) Radio Stations at the Pierre Auger Observatory using an Octocopter
    The Pierre Auger Collaboration, 2017 JINST 12 T10005
    [arXiv: 1702.01392] [doi: 10.1088/1748-0221/12/10/T10005]
  4. Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger
    The Astrophysical Journal Letters 848:L12, 2017
    [doi: 10.3847/2041-8213/aa91c9] [iopscience/10.3847/2041-8213/aa91c9]
  5. Observation of a Large-scale Anisotropy in the Arrival Directions of Cosmic Rays above 8×1018 eV
    The Pierre Auger Collaboration, Science 357 (2017)
    [doi: 10.1126/science.aan4338] [arXiv: 1709.07321]
  6. Spectral Calibration of the Fluorescence Telescopes of the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, Astroparticle Physics 95C (2017) 44-56
    [doi: 10.1016/j.astropartphys.2017.09.001] [arXiv: 1709.01537]
  7. Multi-resolution anisotropy studies of ultrahigh-energy cosmic rays detected at the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, JCAP 06 (2017) 026
    [doi: 10.1088/1475-7516/2017/06/026] [arXiv: 1611.06812]
  8. Combined fit of spectrum and composition data as measured by the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, JCAP 04 (2017) 038
    [doi: 10.1088/1475-7516/2017/04/038] [arXiv: 1612.07155]
  9. Search for photons with energies above 1018 eV using the hybrid detector of the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, JCAP 04 (2017) 009
    [doi: 10.1088/1475-7516/2017/04/009] [arXiv: 1612.01517]
  10. A targeted search for point sources of EeV photons with the Pierre Auger Observatory
    A. Aab et al. 2017 ApJL 837 L25
    [arXiv: 1612.04155]
  11. Muon Counting using Silicon Photomultipliers in the AMIGA detector of the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, JINST 12 (2017) P03002
    [doi: 10.1088/1748-0221/12/03/P03002] [arXiv: 1703.06193]
  12. Impact of atmospheric effects on the energy reconstruction of air showers observed by the surface detectors of the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration
    [arXiv: 1702.02835]


2016

  1. Ultrahigh-energy neutrino follow-up of gravitational wave events GW150914 and GW151226 with the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, Phys. Rev. D 94, 122007 (2016)
    [doi: 10.1103/PhysRevD.94.122007] [arXiv: 1608.07378]
  2. Testing hadronic interactions at ultrahigh energies with air showers measured by the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, PRL 117, 192001 (2016)
    [doi: 10.1103/PhysRevLett.117.192001] [arXiv: 1610.08509]; Editors suggestion
  3. Search for Ultra-relativistic Magnetic Monopoles with the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, Phys. Rev. D 94, 082002 (2016)
    [doi: 10.1103/PhysRevD.94.082002] [arXiv: 1609.04451]
  4. Evidence for a mixed mass composition at the 'ankle' in the cosmic-ray spectrum 
    The Pierre Auger Collaboration, Phys.Lett. B762 (2016) 288-295
    [doi: 10.1016/j.physletb.2016.09.039] [arxiv: 1609.08567]
  5. Measurement of the Muon Production Depths at the Pierre Auger Observatory
    Laura Collica for the Pierre Auger Collaboration, Eur. Phys. J. Plus (2016) 131: 301 (Bruno Rossi Prize)
    [doi: 10.1140/epjp/i2016-16301-6] [arxiv: 1609.02498]
  6. Energy Estimation of Cosmic Rays with the Engineering Radio Array of the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, Phys. Rev. D 93, 122005 (2016)
    [arXiv: 1508.04267] [doi: 10.1103/PhysRevD.93.122005]
  7. Measurement of the radiation energy in the radio signal of extensive air showers as a universal estimator of cosmic-ray energy
    The Pierre Auger Collaboration, PRL 116, 241101 (2016)
    [arXiv: 1605.02564] [doi: 10.1103/PhysRevLett.116.241101]
  8. Azimuthal asymmetry in the risetime of the surface detector signals of the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, Phys. Rev. D 93, 072006 (2016)
    [arXiv: 1604.00978] [doi: 10.1103/PhysRevD.93.072006]
  9. The Pierre Auger Observatory Upgrade - Preliminary Design Report
    A. Aab et al. (Pierre Auger Collaboration)
    [arXiv: 1604.03637]
  10. Prototype muon detectors for the AMIGA component of the Pierre Auger Observatory
    The Pierre Auger Collaboration, JINST 11 (2016) P02012
    [doi: 10.1088/1748-0221/11/02/P02012]
  11. Nanosecond-level time synchronization of autonomous radio detector stations using a reference beacon and commercial airplanes
    The Pierre Auger Collaboration, JINST 11 (2016) P01018
    [doi: 10.1088/1748-0221/11/01/P01018] [arXiv: 1512.02216]
  12. Search for correlations between the arrival directions of IceCube neutrino events and ultrahigh-energy cosmic rays detected by the Pierre Auger Observatory and the Telescope Array
    The Pierre Auger Collaboration, Telescope Array Collaboration, IceCube Collaboration JCAP 01 (2016) 037
    [doi: 10.1088/1475-7516/2016/01/037] [arXiv: 1511.09408]

 

Contact chercheur :
Corinne Berat Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

 

Nous sommes  constamment exposés à des rayonnements ionisants, qu’ils soient naturels ou artificiels, visibles ou invisibles.

La lumière du soleil est un rayonnement naturel visible, qui s’accompagne de rayonnements invisibles (ultraviolets et infrarouges).

Parmi les rayonnements naturels, certains proviennent de l’espace et sont connus sous le nom de rayonnements (ou rayons) cosmiques. D’autres sont issus de la radioactivité ambiante (venant des roches ou du gaz radon).
Cette page donne des informations sur les rayons cosmiques, qui représentent de l’ordre de 11% des sources de rayonnements ionisants (ce pourcentage dépend en particulier de l’endroit où on se trouve).

Lors de leur pénétration dans l'atmosphère, les particules cosmiques entrent en collision violente avec les molécules du gaz atmosphérique et produisent des "gerbes" de particules. Certaines de ces particules arrivent jusqu’au sol, et peuvent être détectées.

 

  • 2012: centenaire de la découverte des rayons comiques

On dit que Charles de Coulomb avait déjà soupçonné l’existence d’un rayonnement chargé à la base de la lente décharge d’une sphère chargée. De manière plus concrète il faudra attendre le début du 20eme siècle pour que les rayons cosmiques soient mis en évidence.

1910 : Le père Wulf fait des études en montant à la tour Eiffel et démontre que les rayonnements ionisants observés ne sont pas dû qu’à la radioactivité naturelle, mais qu’une partie d’entre eux vient “d’en haut”1912 : Victor Hess, en embarquant dans un ballon un appareil sensible aux rayons (voir photos ci contre) conclut en l’existence d’un rayonnement inconnu provenant non pas de la terre, mais de l’espace : les rayons cosmiques. Leur étude a conduit à la naissance de la « physique des particules ».

1925 : Robert Millikan pense que le rayonnement chargé mis en évidence par Hess est constitué de rayons gamma : de là nait l’expression “rayons cosmiques”

1929 : W. Bothe et W. Kolhörster, utilisant des compteurs Geiger, montrent que les rayons observés par V. Hess sont chargés, donc sont consitués de particules de matière. Skobeltzyn montre aussi que c'est de la matière grâce aux chambres à brouillard. R. Milikan n'est pourtant pas convaincu...

1930 : Arthur Compton, en envoyant une soixantaine de chercheurs faire des campagnes de mesures à travers le monde, permet de prouver que les rayons cosmiques sont constitués de particules chargées, sensibles à des effets de latitude (champ magnetique terrestre)

 

  • Exposition "Le mystère des rayons cosmiques"

    Une exposition IN2P3 pour fêter les 100 ans de la découverte des rayons cosmiques intitulée "Le mystère des rayons cosmiques" a été réalisée.

    "Le mystère des rayons cosmiques" : une exposition IN2P3 pour fêter le centenaire de la découverte des rayons cosmiques.
    Cette exposition retrace un siècle d’aventures dignes de Jules Verne. Pour tenter de percer le mystère des rayons cosmiques, les physiciens n’ont pas ménagé leurs efforts en menant leurs expériences en ballons, à bord de cargos autour du monde ou sur les plus hauts sommets... L’aventure se poursuit encore aujourd’hui avec des techniques toujours plus pointues.

    Elle comporte 15 posters format A0 + un poster de présentation et crédits. le LPSC en possède un exemplaire, les posters étant sur supports rigides. Une affiche d’annonce est disponible pour être imprimée (A3, A0).

    Elle est temporairement consultable là :http://lapp-phototheque.in2p3.fr/2012-rayonsCosmiques/

    Du 25 novembre au 14 décembre 2012 : au lycée  Marie Reynoard, Villard Bonnot

    exposition_Marie_Reynoard_1exposition_Marie_Reynoard_2

    Du 8 mars au 12 avril 2013 : au Lycée Condorcet de Belfort

    2013-03-12 13.43.34Est Republicain 1erMars2013

    Du 12 avril au x mai 2013 : au Lycée Follereau de Belfort

 

  • Cours et Conférences

    Contact chercheur :
    Corinne Berat Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.
    • "Des rayons en provenance du cosmos" , et "Femmes au CNRS" conférences au Lycée Condorcet de Belfort, 8 mars 2013.
    • "Des rayons en provenance du cosmos" , incluant une escapade dans un champ (de Higgs) (pdf) conférence au lycée Marie Reynoard, 14 décembre 2012
    • "Des rayons cosmiques qui font la pluie et le beau temps" (pdf) Conférence MidiSciences à l'UJF, Grenoble, mars 2012
    • "Les rayonnements cosmiques" (pdf) Conférence grand public à la Foire de Lyon, mars 2011
    • "Rayonnements Cosmiques" (fichier ppt) Conférence grand public, "soirs d'été au Chevalet", Aspres sur Buëch
    • "Le rayonnement cosmique de haute énergie" Conférence d'intérêt général SFP, 9 février 2006
    • "Scruter le cosmos" (fichier ppt) Université Ouverte de l'UCBL, Mars 2005
    • "Energies extrêmes" (fichier ppt) réalisé pour l'Université Ouverte de l'UCBL, Février 2004
    • Cours donné au LPSC, dans le cadre des rénions du vendredi, en Mai 2004, en 3 parties (fichiers pdf)

 

  • Chambre à étincelles, chambre à brouillard

    • Chambre à brouillard : accès à la fiche documentaire
    • Chambre à étincelles :accès à la fiche documentaire
    • Poster Chambre à brouillard pdf
    • Poster Chambre à étincelles pdf

 

  • Références utiles

Voici une liste de sites web riches en informations sur les rayonnements ionisants et/ou les rayons cosmiques.

 

 

 

NOY : UN TÉLESCOPE À NEUTRINOS COSMIQUES

Le principe

noy presentation html 11334fb5L‘observation des neutrinos effleurant la Terre a été proposée comme une méthode très sensible pour la détection des neutrinos tau cosmiques d’ultra haute énergie. Alors qu’ils peuvent traverser l’atmosphère aisément, les neutrinos interagissent dans la roche et noy presentation html m2552a58produisent des leptons. Le lepton tau se propage dans la roche, s’échappe et induit en se désintégrant une gerbe dans l’air. Un détecteur capable de détecter une gerbe horizontale émergeant de la roche permet donc de réaliser une expérience d’apparition (ντ,τ). L’observation d’un très grand volume de cible couplée à une grande efficacité de détection est nécessaire pour surmonter le flux très faible de neutrinos d’origine cosmique. Le télescope NOY propose une telle détection grâce à une installation dans une configuration montagne-vallée spécifique.

  

Le détecteur

noy presentation html 2ab3d298Afin de détecter des gerbes atmosphériqunoy presentation html m494538a2es horizontales, le principe d’un petit réseau de cinq détecteurs de particules déployés sur une centaine de mètres au sol a été retenu. Ce type de détecteur répond aux exigences de grand cycle utile de fonctionnement, de robustesse vis-à-vis des conditions climatiques et enfin d’absence de bruit de fond naturel ou anthropique dans le champ de vue. Les différences de temps d’arrivée du front de gerbe sur les détecteurs permettent de reconstituer la direction incidente. La séparation des gerbes quasi horizontales émergentes de la montagne des gerbes purement atmosphériques à faible élévation nécessite une bonne résolution angulaire. Celle-ci impose deux conditions essentielles : le plan de détection doit avoir une composante verticale et la résolution en temps doit être la meilleure possible.

Un réseau de 5 stations a été déployé en 2011 grâce au financement du programme SMIng2010 de L'Université Joseph Fourier de Grenoble. Le réseau est disposé en croix à 1500 mètres d’altitude sur une pente inclinée à 30 degrés, dans la Réserve Naturelle du Parc Régional de Chartreuse a proximité de Grenoble. Il fait face à la vallée profonde du Grésivaudan et pointe au Sud-Sud-Est vers les massifs de Belledonne et de l’Oisans hauts de plus de 3000 mètres. Une cartographie détaillée du site et des massifs environnant a été utilisée pour estimer la sensibilité du détecteur aux neutrinos de différentes énergies. Une simulation complète permet de suivre le neutrino depuis la source, à travers la terre jusqu'à la gerbe horizontale produite dans la vallée lors de la désintégration du lepton tau. Une fonction d’exposition a pu en être extraite montrant un maximum vers quelques 1014 cm2.sr.s pour des énergies de neutrino entre 1017 et 1018 eV.

Détection et Acquisition de données.

noy presentation html m3cdc8ddChaque station est constituée d’un scintillateur plastique observé par 2 photomultiplicateurs. Les 5 stations sont reliées par câble à une station centrale contenant le système d’acquisition.

Le système d’acquisition de données embarqué CODALPS a été étudié et développé au LPSC. Il inclut sur une seule carte toutes les fonctions requises avec une consommation inférieure à 15 Watts permettant de fonctionner en mode isolé grâce à une alimentation par panneaux solaires. La carte contient 8 canaux de convertisseurs analogique-numérique de 12 bits échantillonnant à 250 Ms/s. Ils sont pilotés par un FPGA XilinX Tx020 à 250 Mhz ainsi qu’un cœur Power PC opérant sous micro-Linux. Le trigger est programmable à distance et les fonctionnalités d’entrée-sortie sont gérées par le PC embarqué qui gère aussi l’écriture des données. Un port ethernet connecté à un modem commercial via GPRS (3G) permet le transfert des données et le pilotage à distance. Le PC embarque contrôle également un module 8 voies d'alimentation haute tension pour les photomultiplicateurs.

Collaborations nationales et internationales

Nous rappelons ici que ce programme n'est pour le moment inclus dans aucun cadre national ni international préexistant. Il s'agit d'un programme de conception locale au LPSC à un stade de Recherche-Développement. Néanmoins nous avons pu constater l'intérêt de plusieurs de nos collègues hors Grenoble pour le concept. Les objectifs scientifiques pouvant être atteints par ce type de détecteur les a incités à désirer prendre une part future dans le développement d'un réseau délocalisé. Sur les bases du concept NOY, plusieurs réplications du télescope sont déjà envisagées, en particulier avec les Universités de Marseille et de Casablanca (Maroc).

 Enseignement et Communication

NOY est un projet soutenu et en grande partie financé par le pôle SMing de l'Université Joseph Fourier (UJF) de Grenoble. Il s'intègre naturellement dans le programme de plateforme de travaux pratiques en laboratoire de l'UJF et permet d'offrir un accès à une véritable expérience aux étudiants. Ce programme fait suite à l'expérience déjà riche de notre groupe en matière de diffusion scientifique auprès d'un large public, notamment avec le programme ECRINS. Ce programme, initié au LPSC en 2005 dans le cadre de l'année mondiale de la physique, consistait à déployer des détecteurs de rayons cosmiques dans les écoles. Développé avec l'aide des enseignants de classe terminale du Lycée Pierre et Marie Curie d'Echirolles, il avait permis d'initier les élèves aux approches scientifiques. Ce programme s'est poursuivi vers le grand public par l'implantation des détecteurs au parc d'attraction Scientifique Quasar à Aspres/Buech (Hautes-Alpes) jusqu'en 2008. Nous envisageons de réactualiser le principe « Cosmiques dans les écoles », sous une forme légèrement différente avec pour objectif un public touchant aussi les premières années universitaires. La complexité et le cout d'un déploiement sur site scolaire seront contournés par la création d'un site internet dédié au détecteur de neutrinos NOY et géré si possible en partie par les étudiants et les enseignants eux-mêmes sous forme d'association par exemple. De notre coté, nous procurerons un accès complet aux données ainsi que les outils nécessaires à l'analyse de celles-ci. Un prototype de ce type de mise à disposition des données avec analyse en ligne (pour l'instant sur des données simulées) est consultable ici. Un programme connexe, utilisant le détecteur mini-ECRINS (réplique miniature et portable du détecteur de cosmiques) pourrait alors, sur la base d'un volontariat des établissements, servir de plate-forme de travaux pratiques dans l'esprit 'la main à la pate'.

Le site actuel de NOY est situé sur la commune de Saint Hilaire du Touvet, dans le périmètre du Parc Régional Naturel de Chartreuse et même en grande partie dans celui de la Réserve Naturelle des Hauts de Chartreuse. En accord avec les autorités municipales, du Parc et de la Réserve, nous avons soigné les aspects d'intégration au paysage et avons limité autant que possible l'impact environnemental lors de l'installation. L'installation est temporaire et son démontage total est prévu dès la conception. Des actions concertées de communication sont prévues avec le Parc Régional.

noy affiche v4 thumbLe site est aussi un lieu fréquemment visité par les promeneurs, les randonneurs, les grimpeurs et les chasseurs. Nous avons tenu à informer les visiteurs sur la nature de cette étrange installation et un poster est placé sur la station centrale. Une version au format pdf de cette affiche peut être téléchargé ici .

Enfin, le projet NOY correspond à un intérêt scientifique réel et reconnu. Ainsi, plusieurs présentations ont été faites lors de conférences internationales. Les  actes de conférence correspondants sont accessibles ci-dessous.

NOY: a neutrino observatory network project based on stand alone air shower detector arrays
F. Montanet, D. Lebrun, J. Chauvin, E. Lagorio, and P. Stassi
Astrophys. Space Sci. Trans., 7, 369-372, 2011
Abstract   Full Article (PDF, 433 KB)

 

NOY: a Neutrino Observatory network project based on stand-alone air shower detector arrays
D. Lebrun, F. Montanet, J. Chauvin, D-H. Koang, E. Lagorio and P. Stassi
PROCEEDINGS OF THE 31st ICRC, ŁÓDZ 2009
Full Article (PDF, 289 KB)

 

 

 

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