D17 Détection de particules et de neutrinos

Topique

Les détecteurs de particules cosmiques étendent l'astronomie au domaine multi-messagers déjà décrit, mais ils le font en détectant des particules plutôt que des photons.

Un immense volume d'un milieu naturel transparent, glace ou eau, équipé de capteurs de lumière, détecte le rayonnement Tcherenkov émis par une particule secondaire produite par l'interaction d'un neutrino avec ce même milieu, lorsque la particule le traverse plus vite que la lumière. L'angle d'émission de ce rayonnement est déterminé précisément par les propriétés optiques du milieu. Parallèlement, des réseaux au sol couvrant de vastes zones détectent la gerbe de particules secondaires produites lorsque des rayons cosmiques de haute énergie frappent la haute atmosphère terrestre.

De grands détecteurs souterrains remplis d'eau ultrapure ont capturé, pour la première fois, des neutrinos provenant d'une supernova proche, simultanément à leur propre lumière visible. Ces mêmes détecteurs ont également démontré que les neutrinos oscillent entre différents types au cours de leur parcours, ce qui implique qu'ils possèdent une masse, contrairement aux hypothèses précédentes. Ainsi, de l'extension de l'astronomie au domaine des particules par laquelle ce document s'ouvre, à la découverte de la masse du neutrino par laquelle il se conclut, en passant par le rayonnement Tcherenkov et les gerbes de particules secondaires, les détecteurs de particules cosmiques révèlent que des messagers presque fantomatiques, qui interagissent à peine avec la matière qu'ils traversent, laissent néanmoins une trace mesurable dans leur sillage.

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