L’expérience AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) est un spectromètre magnétique installé sur la Station Spatiale Internationale (ISS) depuis mai 2011. Il identifie et mesure avec une grande précision les différents types de rayons cosmiques : les noyaux d’hydrogène au fer, les électrons, les positons, les rayons gamma et les anti-protons. La collaboration AMS vient de publier (Phys. Rev. Lett. 114, 171103 (2015)) la mesure du flux de proton, étude pour laquelle le groupe du LPSC a eu une contribution très importante. 

Les protons forment la composante la plus abondante du rayonnement cosmique. Ils sont par exemple directement impliqués dans la production des positrons, antiprotons et le fond diffus gamma de notre Galaxie. La mesure précise du flux de proton est nécessaire pour comprendre l’origine, l’accélération et la propagation du rayonnement cosmique. Les données collectées par AMS montrent une déviation par rapport à une loi de puissance à haute énergie. Pour la première fois, la précision de la mesure d’AMS permet de caractériser cette transition dans le détail en mesurant à la fois l’énergie à laquelle elle se trouve, mais aussi son amplitude et sa forme. Ce résultat majeur devrait permettre de mieux comprendre l’origine du processus responsable de ce phénomène.

Cette semaine seront présentées les données et les premières interprétations cosmologiques de la mission Planck complète - articles et données seront disponibles d'ici la fin de l'année. Tout le groupe Planck du LPSC a contribué d'une facon ou d'une autre à l'obtention de ces résultats : 19 pics, pas de signe d'annihilation de matière noire et la détection (indirecte) des neutrinos fossiles.

D'autres résultats également remarquables sortent directement du LPSC. Par exemple la carte de l’interaction entre le rayonnement fossile et les électrons chauds qui peuplent les amas et super-amas de galaxies. L’unité est le paramètre Compton y qui caractérise l’effet Sunyaev-Zeldovich. A gauche la carte est centrée sur le pôle Nord galactique - l’amas proche de Coma est bien visible, à droite la carte est centrée sur le pôle Sud galactique. Une telle carte est un outil cosmologique totalement inédit (version préliminaire, publication fin décembre).

Citons aussi la mesure de l'effet de lentille gravitationnelle en polarisation :

Spectre de puissance angulaire des modes B (tensoriels) du rayonnement fossile. Pour Planck et SPT, le signal est estimé par corrélation entre les données Planck de polarisation et une estimée de la distribution de matière dans l’univers fournie par des mesures du fond diffus infrarouge. Cette méthode n’est sensible qu’à la polarisation B engendrée par l’effet de lentille gravitationnelle et ne permet pas d’accéder à la polarisation B primordiale. Pour les expériences BICEP2 et POLARBEAR les données présentées sont issues d’une mesure directe des modes B de polarisation, incluant une éventuelle contribution des ondes gravitationnelles primordiales. Résultat préliminaire.

Pour en savoir plus : le site www.planck.fr ou le communiqué de presse. Une FAQ et des interviews accompagnent ces résultats : Films « Mission Planck » : 2013, images de l'Univers en formation, 2014, de nouveaux résultats, et Planck 2014, Voir l'invisible, réalisés par Véronique Kleiner, produits par CNRS Images..

La collaboration européenne nEDM@PSI, à laquelle contribue le Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble (LPSC, unité mixte Université Grenoble Alpes et CNRS/IN2P3), vient de publier une mesure de précision du moment magnétique du neutron. Les neutrons et les protons, constituant les noyaux atomiques, possèdent un moment magnétique. C’est ce magnétisme qui est à l’œuvre dans la technique d’imagerie par résonance magnétique (IRM).  La valeur du moment magnétique du neutron n’avait été déterminée avec précision que par une seule expérience utilisant un faisceau de neutrons produit à l’Institut Laue-Langevin de Grenoble en 1979. Dans la perspective de caractériser les propriétés fondamentales du neutron (son moment magnétique, mais surtout son moment électrique) les physiciens exploitent un instrument auprès de la source de neutrons ultrafroids de l’Institut Paul Scherrer en Suisse. Un faisceau de protons bombardant une cible de plomb produit des neutrons, qui sont ralentis dans un glaçon de deutérium. On obtient des neutrons ultrafroids, que l’on peut stocker dans des pièges matériels pendant plusieurs minutes où ils sont soumis à un champ magnétique très stable et très homogène. La méthode des champs oscillants séparés de Ramsey est alors appliquée pour mesurer très précisément la fréquence de précession du spin du neutron.

La valeur du moment magnétique du neutron extraite de cette expérience, γ/2π = 29,164705(55) MHz/T, confirme la valeur de 1979. C’est la première mesure du moment magnétique utilisant les neutrons ultrafroids. La prochaine étape : améliorer la mesure du moment dipolaire électrique du neutron.

Pour en savoir plus : Physics Letters B 739 (2014) 128-132