Observer l’univers depuis le fond du lac Baïkal

Le lac Baïkal fait habituellement parler de lui pour ses caractéristiques physiques et biologiques. Bientôt, il sera connu pour son observatoire de grande taille en eaux profondes permettant d’observer l’univers.

Au printemps dernier, les premières pierres du projet Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector) ont été déposées au fond du lac Baïkal par un groupe de chercheurs russes. Plus exactement, les scientifiques de l’Institut de recherche nucléaire (INR) (1) et l’Institut unifié de recherche nucléaire, le JINR, ont installé à plus de 1,3km de profondeur une première partie du futur détecteur, également appelé télescope à neutrinos. Ce projet, dont les premières idées ont émergé dans les années 1960 devrait être opérationnel d’ici 2020.

Le télescope consistera en une série de lignes comprenant plusieurs modules optiques et mesurant plusieurs centaines de mètres de longueur. D’ici 2020, ce projet sibérien devrait compter 12 grappes pour définir un volume d’un demi km3. Une grappe regroupe huit lignes, qui comptent chacune 12 modules espacés uniformément et plongés entre 600 et 1300 m de profondeur. En mai, c’est la première grappe, dénommée « Dubna », ville située au nord de Moscou où se trouve le JINR, qui a été installée. Une seconde phase de développement du projet, au-delà de 2020, aura pour but d’installer 15 grappes supplémentaires, faisant augmenter le volume total de l’installation pour atteindre 1,5 km3.

Les objectifs de ce projet sont multiples. En observant la lumière Tcherenkov, produite par les muons issus de l’interaction des neutrinos de haute énergie dans la croûte terrestre, les chercheurs espèrent comprendre et découvrir les premières étapes de l’évolution de l’univers, le processus de formation des éléments chimiques, les mécanismes d’évolution des étoiles massives et d’explosion des supernovas, la matière noire et la composition du soleil.

Ce projet est réalisé dans le cadre d’une collaboration appelé « Baïkal » et qui rassemble un grand nombre de partenaires scientifiques russes et européens, regroupés autour des instituts précédemment cités : l’Université d’Etat d’Irkoutsk, l’Université Lomonossov d’Etat de Moscou, l’Université technique d’Etat de Nijni-Novgorod, l’Université technique de la mer de Saint-Pétersbourg, l’entreprise allemande Evologic, l’Université de physique nucléaire de Rez en République Tchèque, l’Institut de physique expérimentale et appliquée de l’Université de Prague et l’Université de Bratislava en Slovaquie.

Ce n’est pas le premier projet de ce type à être déployé dans les profondeurs du lac Baïkal. En 1993, un premier télescope à neutrinos en eaux profondes avait été construit à 1,2 km de profondeur. Baïkal-GVD fait miroir à d’autres projets de même ampleur, dont ANTARES situé non loin de la côte française au large de Toulon et opérationnel depuis 2008. IceCube, le plus grand télescope fonctionnant depuis 2013, est le résultat d’une coopération entre les Etats-Unis, l’Allemagne et la Suède. Il est situé au large de la station arctique américaine Amundsen-Scott. Son volume est d’un km3. En Europe, quarante-deux instituts et universités, issus de douze pays différents, collaborent sur la création en Méditerranée à l’horizon 2016-2017 du télescope KM3NeT, qui sera localisé sur trois sites, dont celui d’ANTARES. KM3NeT doit atteindre 5 km3.

(1) Organisme qui relève de l’Académie des sciences de Russie, qui a deux sites, l’un à Moscou l’autre à Troïsk. L’INR est à l’origine du premier observatoire à neutrino d’URSS, le BNO, qui était installé dans les gorges de la rivière Baksan située dans la région de Kabardino-Balkarie dans le Caucase

(2) Analogue pour la lumière de l’onde de choc. Emission de lumière visible lorsqu’une particule chargée se déplace dans un milieu donné à une vitesse supérieure à celle de la lumière dans ce milieu. Le rayonnement émis de la particule réagit comme une onde de choc. Par exemple, la décroissance de noyaux radioactifs libère des électrons à des vitesses supérieures à celle de la lumière dans l’eau. Cette décroissance en cédant de l’énergie sous la forme d’une longueur d’onde apparaît sous la forme d’une lumière bleue. Source CEA : http://www.cea.fr/lexique/effet-cerenkov

Rédacteur :
Corinne Lassailly }

Pour en savoir plus :
-  ANTARES
-  KM3NeT
-  IceCube
-  JINR
-  Institut de physique nucléaire

Sources :
http://www.inr.ru/rus/2015/baikal.html
http://www.kp.ru/daily/26382/3261280/
http://iopscience.iop.org/1742-6596/409/1/012141/pdf/1742-6596_409_1_012141.pdf

publié le 17/11/2016

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