Retour à la page d'accueil de l'équipe Auger du LPSC
Année 2023
- Nov.: La revue d'AugerPrime a eu lieu en novembre. Les recommendations du comité sont de continuer l'exploitation de l'Observatoire Pierre Auger pour au moins dix ans
- Fin octobre 2020: fin du contrat de Carla Bleve. L'effectif de l'équipe est drastiquement réduit.
- Oct.: Zoé Torrès, doctorante dans l'équipe depuis l'automne 2020, a soutenue sa thèse le 27 octobre 2023 : Identification of UHE Photons for Multi-Messengers Astronomy with Universality at the Pierre Auger Observatory.
- Publication de l'article "Search for photons above 10^19 eV with the surface detector of the Pierre Auger Observatory"
Année 2022
- septembre : FD shifts en remote
- papier Auger sur la recherche de photons UHE soumis, Carla Bleve corresponding author.
- Conférence UHECR2022 du 3 - 7/10: contributions de Zoé Torrès et de Corinne Bérat
- Avril 2022, publication d'une étude en collaboration avec des collègues de l'IJCLab: Diffuse flux of ultra-high energy photons from cosmic-ray interactions in the disk of the Galaxy and implications for the search for decaying super-heavy dark matter Corinne Bérat, Carla Bleve, Olivier Deligny, François Montanet, Pierpaolo Savina, and Zoé Torres ApJ 929 (2022) 55
Année 2021
- réunion de collaboration en novembre encore en visio-conférence
- FD shifts en remote du 25/11 au 9/12.
- poursuite des analyses sur la recherche sur photons d'Ultra Haute Energie
- ANR MICRO : réunion de lancement le 1/04/2021
- Début 2021: Installation de la nouvelle électronique d’acquisition sur une trentaine de détecteurs, 1200 SSD installés sur site
Fin 2020
- Soutenance de thèse de Julien Souchard le 28 octobre 2020, en présentiel, la veille d'un nouveau confinement...
Eté 2020
C'est avec une grande tristesse que nous avons appris la disparition de notre ex-collègue Didier Lebrun, décédé dans la nuit du 28 au 29 juillet. Il était membre du groupe Auger avant de prendre sa retraite fin 2014.
Didier Lebrun a débuté sa carrière dans les années 70 en étudiant les résonances nucléaires géantes au sein du groupe de M. Buénerd, et a obtenu sa thèse d'état en 1981 ; les expériences se déroulaient au cyclotron de l'ISN. Il a ensuite fait un séjour d'un an au Laboratoire National de Los Alamos. A partir de 1980, Didier Lebrun a participé à plusieurs expériences au CERN, utilisant soit des faisceaux d'ions lourds, soit d'antiprotons (au LEAR) pour étudier la production de pions, et également à l'ISN sur des expériences de diffusion élastique d'ions lourds 12C+12C, avec en particulier l'élaboration d'un modèle simplifié de ces collisions, correspondant à la limite optique de la théorie de Glauber. Puis, il a été porteur du projet de l'expérience SPIC, conçue pour étudier la production de pions sous le seuil dans les collisions nucleon-nucleon. Après des débuts difficiles à SARA, l'expérience a bien fonctionné au GANIL (1987). Ce programme expérimental a conclu ses activités de recherche en physique nucléaire, puisqu'il a ensuite rejoint, au milieu des années 90, l'équipe travaillant sur les neutrinos, s'intéressant alors au problème du déficit des neutrinos solaires. Dans l'expérience MUNU installée près du réacteur de la centrale du Bugey, il a contribué aux études des matériaux de faibles activités et au fonctionnement d'une TPC au CF4. Le résultat a permis de rejeter l'hypothèse d'un effet dû au moment magnétique du neutrino.
Après l'étude des neutrinos, Didier Lebrun s'est engagé à partir des années 2000, avec une partie de l'équipe neutrinos, dans la recherche des rayons cosmiques, les plus énergétiques d'entre eux. Ce fut d'abord dans le projet EUSO, un télescope qui devait être installé sur l'ISS, avec le soutien de l'ESA. Dans ce cadre, il a contribué entre autre à des études de faisabilité de détection dans des campagnes de mesures réalisées à proximité du Mont Cenis. Puis avec l'arrêt du projet EUSO, Didier s'est consacré à la détection radio des gerbes atmosphériques, avec l'expérience CODALEMA à Nançay, puis au sein de l'expérience Auger, en particulier dans les projets EASIER et GIGAS. Il a étudié la détection des ondes radio émis par les grandes gerbes atmosphériques engendrées par les rayons cosmiques les plus énergétiques aussi bien en MHz que dans la gamme du GHz.
Enfin, il a été un des instigateurs du projet R&D NOY, visant à détecter des neutrinos cosmiques, après leur interaction dans des montagnes. Les neutrinos taus produisent des leptons taus donnant naissance à des gerbes atmosphériques horizontales en émergeant de la roche. Les détecteurs étaient installés sur les flancs de la Chartreuse face à Belledonne, la configuration de la vallée du Grésivaudan s'avérant propice à ce genre de détection. Le prototype construit lors de cette opération est désormais utilisé à des fins didactiques pour l'école internationale ESIPAP à Archamps.
Son parcours de chercheur lui a ainsi permis de contribuer à plusieurs domaines de la physique aussi bien en nucléaire, en physique des neutrinos et en astroparticules, et montre comment il a accompagné l'évolution du laboratoire. Il préférait, aux grands projet de la physique des particules, les aventures un peu plus risquées qu'il trouvait plus attrayantes, et appréciait ainsi de s'engager dans des projets de R&D. Sa culture était très étendue dans de nombreux domaines.
Automne 2019
20e anniversaire de l'Observatoire Pierre Auger
Les scientifiques de l’Observatoire Pierre Auger, le plus grand détecteur de rayons cosmiques au monde, ont célébré les vingt ans de l’Observatoire à Malargüe, province de Mendoza, en Argentine, du 14 au 16 novembre 2019. Les célébrations ont débuté par un symposium comprenant des présentations sur les origines du projet, dont le CNRS est l'un des fondateurs, et sur l'état de l’art dans les domaines de recherche couverts par l’Observatoire. Le 16 novembre a eu lieu une cérémonie mettant en valeur le rôle de l'Observatoire Pierre Auger et réunissant des personnalités nationales et internationales, ayant soutenu le projet.
Articles institutionels:
- articles publiés sur le site CNRS Rio (il faut choisir la langue, français ou espagnol, voire portugais):
- article mis sur les news du LPSC et repris par l'UGA : https://www.univ-grenoble-alpes.fr/actualites/par-types/breves/breves-recherche/l-observatoire-pierre-auger-fete-ses-20-ans-588475.kjsp?RH=1536585060175
- article écrit par Emmanuel Jullien (service communication de l'IN2P3):
Eté 2019
Les récents résultats obtenus par la collaboration Pierre Auger
Lors de l'ICRC 2019, la collaboration Pierre Auger a présenté ses derniers résultats sur la physique des rayons cosmiques (RC) d'ultra haute énergie. Après une quinzaine d'année de fonctionnement de l'Observatoire Pierre Auger, les analyses bénéficient d'une statistique importante, d'une exposition élevée, et d'une compréhension de plus en plus précise des sources d'incertitude systématique.
Certains résultats parmi les plus marquants sont résumés ci-dessous.
Anisotropies des directions d'arrivée
La modulation dipolaire à grande échelle angulaire au-dessus de 8 EeV est confirmée et son amplitude croit avec l'énergie. Amplitude et phase de la modulation sont mesurées sur plus de trois décades en énergie, et les résultats confirment une origine galactique des RC en dessous de 1 EeV, tandis que la direction du dipole observé va dans le sens d'une origine extragalactique des RC de quelques EeV.
Les recherches à plus petites échelles angulaires ont confirmé l’existence d’un excès en direction de Centaurus A. Pour les RC d'énergie supérieures à 38 EeV, la correlation entre leur direction d'arrivée et la position des galaxies à flambée d'étoiles répertoriées dans un catalogue incluant des objets extragalactiques tels que NGC4945 et M83 dans la région de CenA, mais aussi NGC253 près du pole sud galactique. Des études incluant les effets des champs magnétiques et prenant en compte des catalogues plus complets sont nécessaires pour confirmer ces résultats.
Spectre en énergie et composition du flux de RC
La mesure du spectre en énergie des rayons cosmiques réalisée par l'Observatoire Pierre Auger couvre une grande gamme en énergie, allant de 0,03 à plus de 100 EeV. Cette mesure est entièrement indépendante des modèles et d'hypothèses sur la composition. Deux points d'inflexion sont clairement visibles correspondant au deuxième genou et à la cheville; un nouveau changement de pente est à présent observé autour de 10 EeV.
Le flux de RC dans la gamme d'énergie autour de la cheville semble être dominé par une composition mixte (i.e. mélange de noyaux de différente nature), les noyaux légers étant plutôt exclus. Des analyses indépendantes concluent à l'alourdissement de la composition au-dessus de 2 EeV. Ces résultats permettraient d'attribuer l'origine de la suppression du flux au dessus de 50 EeV comme étant davantage lié aux limites du pouvoir d'accélération des sources plutôt que dû à des effets de propagation. Cependant, les informations sur la composition en masse du flux de RC au delà de 50 EeV manquent toujours.
Interactions hadroniques à ultra haute énergie
De nouveaux résultats sur les modèles d'interaction hadronique à ultra haute énergie ont été obtenus grâce à l'étude de la composante muonique dans les grandes gerbes atmosphériques. Le déficit du nombre total de muons attendus d'après les modèles d'interaction hadroniques utilisés dans les simulations de gerbes est confirmé, même à des énergies inférieures à 0,3 EeV grâce aux mesures effectuées avec des détecteurs de muons enterrés.
Début d'été 2019
Fin de la construction des 90 détecteurs.
L'assemblage des 90 scintillateurs (voir ci-dessous) est terminé. Les tests également, et leurs résultats sont en cours de finalisation. L'équipe Auger a quitté le Hall Ariane, et prépare l'envoi du deuxième lot de SSD en Argentine.
Janvier 2019
Des détecteurs en route pour l’Observatoire Pierre Auger, en Argentine.
Le projet AugerPrime est destiné à améliorer les performances de l'observatoire de rayons cosmiques Pierre Auger, une Infrastructure de Recherche internationale qui déploie son réseau de 1660 détecteurs autonomes sur 3000 km2 dans la pampa argentine. La collaboration internationale qui a conçu, construit et exploite l'Observatoire prévoit le déploiement de plusieurs centaines de détecteurs à scintillations dont la réalisation est répartie entre 6 laboratoires européens. Le LPSC a la charge de l’assemblage et du test de 90 de ces détecteurs. L'assemblage et les tests se font au Hall Ariane, grâce à la participation de plusieurs IT du service Détecteurs et Instrumentation et du service Electronique.
Chaque détecteur à scintillation est constitué de deux modules de scintillateur comprenant chacun 24 barres de plastique extrudé de 1,60 m de long et de 5 cm x 1 cm de section. La lecture se fait par fibres optiques à décalage de longueur d'onde. Chaque barre est percée dans sa longueur de 2 trous dans lesquels doivent être insérées les fibres. Les fibres sont positionnées par des rainures guides faites dans des éléments en polystyrène disposés à chaque extrémité. Les extrémités de l’ensemble des fibres doivent être couplées optiquement à un unique photomultiplicateur (PM). |
L'ensemble est assemblé puis enfermé dans une boite en aluminium (1,3m x 3,8 m). Après l'assemblage, les tests ont pour but de vérifier l'étanchéité à la lumière visible du détecteur, et l'efficacité de la collection de lumière par les fibres optiques en utilisant le stimulus produit par le rayonnement cosmique sur les barres de scintillateurs en mesurant le niveau du taux de comptage.
Les 45 premiers réalisés et validés en 2018 s'apprêtent à être expédiés en Argentine. Ils sont chargés dans un container pour être acheminés par voies maritimes et routières jusqu’à Malargüe, ville voisine de l'Observatoire et hôte du laboratoire local. Le prochaine expédition aura lieu à la rentrée 2019. Chaque scintillateur sera installé sur un détecteur Cherenkov à eau qui constitue le réseau de détection au sol, complétant ainsi la caractérisation des grandes gerbes atmosphériques produites par les rayons cosmiques d'ultra haute énergie.
Infrastructure de recherche
Mai 2018 : l'Observatoire Pierre Auger intègre la feuille de route nationale des Infrastructures de Recherche du Ministère de l'Enseignement supérieur, de la Recherche et de l'Innovation Accès à la fiche
Les rayons cosmiques les plus énergétiques proviennent d’au-delà de notre galaxie
Voir le communiqué de presse du CNRS
Communiqué de la collaboration Pierre Auger :
Dans un article publié dans Science la Collaboration Pierre Auger présente les résultats de ses recherches montrant que les rayons cosmiques d’une énergie un million de fois supérieure à celle des protons accélérés dans le Grand Collisionneur de Hadron (LHC, au CERN) proviennent de bien au-delà de notre Galaxie.
Depuis que des rayons cosmiques avec des énergies de plusieurs Joules ont été observés dans les années 1960, la question de savoir si de telles particules sont produites au sein de la Voie lactée ou dans des objets extragalactiques éloignés fait débat. Ce mystère vieux de 50 ans a été résolu en étudiant des particules cosmiques d'énergie moyenne de 2 Joules détectées avec le plus grand observatoire de rayons cosmiques jamais construit, l'Observatoire Pierre Auger en Argentine. À ces énergies, on mesure un flux de rayons cosmiques en provenance d’un côté du ciel environ 6% plus élevé que du côté opposé, le maximum de flux pointant dans une direction située à 120 ° du centre Galactique.
Vue d’artiste d’une gerbe atmosphérique © A. Chantelauze, S. Staffi, L. Bret |
« Nous sommes maintenant à même de comprendre davantage l’origine de ces particules extraordinaires, une question majeure pour les astrophysiciens. Notre observation fournit des preuves convaincantes que les sites d'accélération sont en dehors de la Voie lactée. » estime le professeur Karl-Heinz Kampert (de l’Université de Wuppertal en Allemagne), porte-parole de la Collaboration Auger, qui rassemble plus de 400 scientifiques de 18 pays. Le professeur Alan Watson (Université de Leeds en Angleterre), porte-parole émérite, considère que « ce résultat est l'un des plus passionnants que nous ayons obtenu. Nous résolvons ici un problème posé lorsque l'Observatoire a été conçu par Jim Cronin et moi-même il y a plus de 25 ans ».
Les rayons cosmiques sont les noyaux d’atomes allant de l'hydrogène (le proton) jusqu’au fer. Au-delà de 2 Joules, leur flux sur la haute atmosphère est d'environ 1 par kilomètre carré et par an, soit un rayon cosmique croisant une surface grande comme un terrain de football une fois par siècle. Malgré leur rareté, de telles particules sont néanmoins observables car elles produisent, en interagissant avec les noyaux de l’atmosphère, des cascades de particules dont certaines (électrons, photons et muons) peuvent être détectées. Ces cascades contiennent plus de 10 milliards de particules qui se propagent dans l’atmosphère telle une galette de plusieurs kilomètres de diamètre se mouvant à une vitesse proche de celle de la lumière. On les détecte grâce à la lumière Tcherenkov produite lorsque que les particules traversent quelques uns des 1600 détecteurs (12 tonnes d'eau chacun) de l’Observatoire Auger. Ce dernier couvre une surface de 3000 km² dans la pampa Argentine, soit un peu plus que la taille de l'état du Luxembourg. Les temps d’arrivée des particules dans les différents détecteurs touchés, mesurés grâce à des GPS, sont utilisés pour déterminer avec une précision meilleure que 1° la direction d’arrivée du rayon cosmique qui a produit la cascade de particules observée.
Olivier Deligny, chercheur à l'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay et membre des auteurs correspondants de l'article, précise : « nous avons réussi à collecter et à analyser plus de 30000 rayons cosmiques dans cette étude, ce qui nous a permis de découvrir qu'il existe une direction privilégiée dans laquelle les rayons cosmiques bombardent notre atmosphère de manière plus intense. C'est ce qu'on appelle une anisotropie et elle est d’ores et déjà significative à 5,2 écarts types ! ». Un tel degré de significativité est équivalent à une chance de faux positif d'environ deux sur dix millions et la région la plus brillante en rayons cosmiques se trouve dans une direction où le nombre de galaxies est relativement élevé. Bien que cette découverte indique clairement une origine extragalactique pour ces particules cosmiques, les sources sous-jacentes restent encore à localiser. L'excès ne pointe pas vers des sources particulières mais s'étend sur une vaste portion de ciel car même des particules aussi énergétiques que celles-ci sont déviées de quelques dizaines de degrés par le champ magnétique de notre Galaxie. La direction de l’anisotropie ne peut cependant pas être associée à des sources potentielles dans le plan Galactique ou au centre de la Galaxie, quelle que soit la configuration envisagée pour le champ magnétique Galactique.
Carte du ciel montrant le flux de rayons cosmiques. La région présentant un excès de rayons cosmiques est entourée. Le centre galactique est au centre de l’ellipse © Collaboration Pierre Auger |
Il existe des rayons cosmiques encore bien plus énergétiques que ceux auxquels cette étude s'attache. Comme on s’attend à ce qu’ils soient moins déviés, leurs directions d'arrivée devraient pointer plus près de leurs lieux de production. Ces rayons cosmiques sont encore plus rares et d’autres études sont en cours pour essayer de discerner les objets extragalactiques qui les accélèrent. Un programme d’amélioration de l’Observatoire est également en cours, avec pour objectif de mieux comprendre la nature des rayons cosmiques et ainsi d'identifier plus clairement leurs sources.
Bibliographie
Observation of a large-scale anisotropy in the arrival directions of cosmic rays above 8 × 1018 eV,
The Pierre Auger Collaboration. Science, 22 septembre 2017. DOI : 10.1126/science.aan4338
La première salle de contrôle à distance depuis la France des télescopes de fluorescence de l’Observatoire Pierre Auger situé en Argentine est entrée en service au LPSC (mars 2016).
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. La rareté de ces rayons cosmiques extrêmement énergétiques impose qu’on les étudie en caractérisant les grandes gerbes de particules qu’ils génèrent dans l’atmosphère. L’Observatoire utilise conjointement les deux techniques de détection des gerbes atmosphériques qui ont déjà fait leurs preuves, alliant un détecteur de surface constitué de 1660 cuves à effet Cherenkov échantillonnant les particules de la gerbe arrivant au sol, et d’un détecteur de fluorescence comprenant 27 télescopes mesurant le développement longitudinal de la gerbe.
Le fonctionnement du détecteur de surface est contrôlé continument, mais ne nécessite pas une surveillance de chaque instant. Le détecteur de fluorescence est en opération les nuits sans lune et claires. Son fonctionnement doit être surveillé constamment, et nécessite donc la présence de « shifters » à l’Observatoire, chaque mois, pendant environ une vingtaine de nuits d’affilée. Depuis 2014 s’est mis en place dans la Collaboration Pierre Auger un système de « Remote shifts » : à partir de salles de contrôle reproduisant celle existant à l’Observatoire, il est possible de contrôler et piloter à distance les détecteurs de fluorescence, et les Lidars qui mesurent la transparence de l’atmosphère au dessus de l’Observatoire. Il en existe au Mexique, en Allemagne, en Italie. En France, c’est au LPSC qu’elle vient d’être installée. L’avantage majeur de la mise en œuvre de « shifts » à distance est de supprimer les coûts liés aux missions (voyage et séjour) impactant chaque institut devant s’acquitter de son quota de shifts. De plus, le décalage horaire permet de limiter la part de travail nocturne des « shifteurs » sur le site de l’Observatoire, les collaborateurs IN2P3 prenant la relève vers 2h du matin heure argentine, soit dès potron-minet en France !
Accès à la page "news" du site de l'Observatoire
Blog "Jouney to Auger"
AugerPrime - Symposium
La Collaboration Pierre Auger organise en novembre 2015 un Symposium pour célébrer les quinze ans de l’Observatoire Pierre Auger, la signature de l’accord international pour son fonctionnement jusqu’en 2025, et la mise en œuvre du projet AugerPrime.
Ce symposium aura lieu à Malargue, en Argentine ,du 14 au 17 novembre 2015
34eme conférence internationale sur les rayons cosmiques
été 2015
Avec 28 contributions, dont 3 en collaboration avec Telescope Array et 1 avec Telescope Array et Ice Cube, La collaboration Auger présente ses derniers résultats concernant les rayons cosmiques d'ultra haute énergie
- le spectre en énergie et la composition en masse (y compris la rechreche de photons et neutrinos)
- les propriétés des grandes gerbes atmosphériques et les modèles hadroniques
- les directions d'arrivée
- et également : la section efficace p-air, la recherche de monopoles magnétiques, le physique du soleil...
Auger Prime
printemps 2015
La collaboration Pierre Auger met en oeuvre un programme d'amélioration de l'Observatoire. Après avoir choisi, en novembre 2014, d'installer des scintillateurs sur chaque cuve du détecteur de surface, tout en rénovant entièrement l'éléctronique embarquée, un PDR a été soumis en avril 2015. En juin 2015, le projet d'Upgrade prend le nom Auger Prime.
Transit du soleil observé dans des antennes GHz
Dans le cadre du projet EASIER, 2 x 7 antennes de sensibilité accrue associées à des ampli très bas bruit ont été installées sur des cuves du SD, dans une configuration particulière (cuve centrale avec antenne pointant au zenith, entourée de 6 cuves avec chacune une antenne inclinée de 20 degrés vers la cuve centrale).
Le signal reçu par des antennes (Cornet, bande C) inclinées vers le Nord montre qu'elles détectent le passage du soleil dans leur angle solide (on rappelle que dans l'hémisphère Sud, le passge du soleil au zenith se fait dans la direction du Nord !).
Grace à ce signal, une vérification de l'étalonnage du canal de détection radio est possible.
L'Observatoire Pierre Auger en nocturne
Ce "Time lapse" a été réalisé à partir d'une serie de photos prises par Steven Saff en Novembre et Decembre 2013.
Pierre Auger Observatory time lapse from Steven Saffi on Vimeo.
33eme conférence internationale sur les rayons cosmiques
juillet 2013
Lors de la 33eme conférence ICRC (International Cosmic Rays Conference) en juillet 2013, les derniers résultats de la collaboration Pierre Auger ont été présentés. Avec une augmentation de l’exposition de 50% en deux ans, celle-ci a atteint 32 000 km2.sr.an ; l'échelle en énergie a été modifiée (+16% at 1EeV /+12% at 10 EeV), avec une réduction de l'incertitude systèmatique de 22% en 2011 à 14% actuellement. Le spectre en énergie qui combine les résultats de plusieurs analyses distinctes couvre une gamme de 0,3 EeV (1 EeV= 1018 eV) à plus de 100 EeV (4 événements au dessus de 100 E eV).
Cliquez ici pour accéder à l'ensemble des contributions de la collaboration P. Auger.
De nouveaux critères de déclenchement ont été implémenté dans chaque détecteur Cherenkov du réseau de surface, abaissant ainsi le seuil en énergie pour lequel le SD est totalement efficace de 3 à 1 EeV, et augmentant le taux de gerbes détectées autour de l’EeV, ce qui ouvre des perspectives pour la précision des résultats dans cette gamme d’énergie.
Installation de EASIER61
Le plus grand détecteur radio de rayons cosmiques au monde.
Avril 2012
Le détecteur radio de rayons cosmiques le plus grand du monde, EASIER-61, vient d'être déployé et immédiatement mis en service (fin mars 2012) par une équipe du LPSC (Grenoble) et du LPNHE (Paris) sur le site de l'Observatoire Pierre Auger en Argentine.
EASIER-61, une étape de validation du projet EASIER (Extensive Air Showers Identification with Electron Radiometers) qui doit à terme compléter et étendre les capacités de l'Observatoire Pierre Auger, est constitué de 61 antennes sensibles dans la gamme du Giga Hertz qui sont installées au dessus et connectées à 61 cuves du réseau de détecteur de particules au sol de l'observatoire. Ces radiomètres sensibles à l'intensité et au développement de la composante électromagnétique des gerbes géantes détectées par l'observatoire, doivent apporter une information complémentaire précieuse permettant d'identifier avec précision la nature des rayons cosmiques aux plus hautes énergies. Avec cette étape à 61 antennes couvrant une surface de l'ordre de 100 km², EASIER devient le plus grand détecteur radio de rayons cosmiques jamais construit.