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  Un observatoire géant pour particules mystérieuses
Vendredi 28 Mai 1999 - 10h28 heure de Paris

PARIS (AFP) - Phénomène vraisemblablement le plus violent de l'Univers, le rayonnement cosmique de haute énergie, malgré trente-cinq ans de recherches, demeure une des plus grandes énigmes de l'astrophysique.

D'ici cinq ans toutefois, une installation scientifique la plus gigantesque jamais réalisée, l'Observatoire Pierre Auger, pourrait venir lever une part du mystère. Elle couvrira dans un premier temps 3.000 km2 en Argentine, soit trente fois la superficie de Paris.

Une réunion des représentants des pays participants, fin mars à Mendoza (Argentine), a donné le feu vert au programme: la mise en place, en cinq ans, à El Nahuil, près de Mendoza), de 1.600 détecteurs, des cuves scellées contenant chacune douze tonnes d'eau et distantes d'un kilomètre et demi, et de trois télescopes.

Dix-neuf pays, mobilisant trois cents chercheurs de cinquante-et-une institutions, participent à ce projet évalué à 35 millions de dollars (33,486 millions EUR, 219,656 millions F), lancé notamment par les Américains et placé sous la direction du Laboratoire Fermi à Batavia, près de Chicago. La France, à travers le Centre national de la recherche scientifique (CNRS), s'est engagée à hauteur de 15 millions F sur cinq ans.

Découvert au début du siècle, le rayonnement cosmique a longtemps donné lieu à controverses. On sait maintenant qu'il ne s'agit pas d'un rayonnement mais de particules qui, provenant de tout le cosmos, bombardent la Terre en permanence: protons, neutrons, photons, neutrinos, noyaux atomiques divers.

L'énigme s'est épaissie avec la découverte, ces dernières années, que ces particules pouvaient nous parvenir avec une énergie phénoménale: plus de 10 puissance 20 électronvolts, soit l'énergie d'une balle de tennis au service, un million de fois celle des particules au sein des accélérateurs les plus puissants (Tevatron, LHC).

Ces particules ne sont en fait que les produits de l'interaction d'autres particules avec les hautes couches de l'atmosphère, qui entraîne une réaction en chaîne de désintégrations. Aussi, au sol, les scientifiques observent-ils non l'arrivée de particules solitaires mais de gerbes de particules. Le premier a avoir postulé ce phénomène, en 1938, fut le physicien français Pierre Auger, mort en 1993, que ses collègues ont voulu honorer en donnant son nom à leur projet.

Si les rayons cosmiques de basse énergie peuvent être expliqués (il peut s'agir de photons émis par les étoiles), ceux de très haute énergie constituent une énigme. Au vu de la dizaine de cas - seulement - observés jusqu'ici, il est impossible de leur trouver une origine.

Par ailleurs, aucun objet céleste proche répertorié (les rayons proviennent de moins de 3.300 années-lumière), aucun mécanisme connu ne peut non plus expliquer leur énergie phénoménale. Enfin, que sont ces particules "initiales" qui donnent naissance aux rayons cosmiques de haute énergie qui touchent la Terre ?

Ces questions ont conduit à concevoir l'Observatoire Auger, qui devrait comprendre deux installations identiques, l'une en Argentine, l'autre dans le comté amércain de Milliard (Utah). La rareté des rayons de haute énergie explique la taille des installations pour capter toute la gerbe. Chaque site comprendra un réseau de 1.600 détecteurs, qui enregistreront les particules les frappant au niveau du sol, et trois télescopes à fluorescence. Ces derniers observeront le profil de la gerbe, en captant la lumière de fluorescence émise par le passage des particules dans l'atmosphère.

Ces deux techniques complémentaires permettront de reconstruire la direction du rayon cosmique incident, de mesurer son énergie et, jusqu'à un certain point, d'identifier sa nature. L'installation d'El Nihuil devrait être achevée en 2003 mais, en 2001, elle devrait commencer à fournir des données inédites. La construction du site nord devrait commencer en 2002.


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