IceCube

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89° 59′ 24″ S 63° 27′ 11″ O / -89.99, -63.45306 ()

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Schéma du détecteur de neutrinos IceCube.

IceCube (littéralement Cube de glace en anglais) est un télescope à neutrinos d'un kilomètre cube situé sous le pôle Sud[1]. C'est le plus grand détecteur de neutrinos au monde. Sa construction a débuté en 2005 et s'est achevée le 18 décembre 2010[2]. Il succède à AMANDA situé lui aussi au pôle Sud.

Historique[modifier | modifier le code]

Dans les années 1970 et 1980, des scientifiques soviétiques lancent une expérience, en Antarctique, de détection du signal radio émis par des neutrinos traversant la glace polaire.

À la suite de ces résultats trop faibles, Francis Halzen, de l'université du Wisconsin (États-Unis) imagine : « J'ai donc pensé exploiter la lumière Tcherenkov, un flash bleuté très tenu généré par la collision d'un neutrino avec le noyau d'un atome dans la glace. »

La première expérience a lieu en août 1990 au Groenland, mené par Bob Morse, avec un budget de 50 000 dollars de la NSF. Elle permet de détecter des muons provenant de l'interaction des rayons cosmiques avec l'atmosphère.

En 1993, débute le projet AMANDA (Antarctic Muon and Neutrino Detector Array). Il a montré qu'il fallait installer les photomultiplicateurs en dessous de 1 400 mètres de profondeur, car la glace, jusqu'à cette profondeur, contient de minuscules bulles d'air, déviant les flux lumineux Tcherenkov.

En 2005, débute le projet IceCube. Il va englober AMANDA.

« Grâce à AMANDA, on a enregistré un murmure ; avec IceCube, on écoutera le son d'une contrebasse. » (Francis Halzen)

Installation de forage utilisée pour placer les détecteurs à plusieurs km de profondeur.

Gestion du projet[modifier | modifier le code]

Budget[modifier | modifier le code]

Le projet coûte 272 millions de dollars.

Il est financé par la National Science Foundation (NSF) à 90 %. Le reste est financé par une collaboration internationale regroupant l'Allemagne, la Belgique, le Japon et la Suède.

Les hommes[modifier | modifier le code]

L'expérience scientifique[modifier | modifier le code]

Les détecteurs[modifier | modifier le code]

IceCube est constitué de 86 lignes de détecteurs répartis dans un hexagone sur un kilomètre carré.

Chaque ligne d'un kilomètre de long est composée de 60 sphères de verre de 50 centimètres de diamètre, contenant chacun un photomultiplicateur orienté vers le bas. Cette ligne est placée dans un puits entre 1 450 mètres et 2450 mètres de profondeur.

Il y a donc 5160 photomultiplicateurs répartis dans un prisme droit hexagonal d'un kilomètre cube (un photomultiplicateur tous les 17 mètres en hauteur).

La détection[modifier | modifier le code]

Un des détecteurs DOM utilisé.

Le processus de détection est le suivant :

  • Les neutrinos galactiques et extragalactiques, provenant de l'hémisphère céleste nord, traversent la Terre. Cette traversée permet d'éliminer les autres particules.
  • Un des neutrinos interagit avec un proton.
  • Cette interaction produit un muon qui va poursuivre sa course dans la même direction.
  • Dans son voyage dans la glace, le muon produit un cône de lumière par effet Tcherenkov visible sur environ 250 mètres.
  • Cette lumière est détectée par différents photomultiplicateurs.
  • Les signaux lumineux, convertis en signaux électriques sont envoyés vers les stations de surface.

Construction[modifier | modifier le code]

Le site[modifier | modifier le code]

Ce chantier est situé au pôle Sud géographique, à 2 830 mètres d'altitude.

Le calendrier[modifier | modifier le code]

Le chantier a débuté en janvier 2005. Il s'est terminé le 18 décembre 2010[3]. En 2005, une première ligne de détecteurs a été installée et testée avec succès. Huit autres lignes ont été installées pendant l'été austral 2005/2006. Treize lignes ont été installées pendant l'été austral 2006/2007, et ensuite 14 à 18 lignes étaient prévues par an. Le travail ne peut avoir lieu que six mois par an, pendant l'été austral.

La logistique[modifier | modifier le code]

Les équipements arrivent principalement par air, grâce à des Hercules LC-130. Une route, l'autoroute du pôle Sud, sera ouverte depuis la station McMurdo, sur l'île de Ross, vers le pôle Sud. C'est une piste glacée de 1 650 kilomètres qui traverserait la barrière de Ross et la chaîne de montagnes transantarctiques.

Les forages[modifier | modifier le code]

Pour installer chaque ligne de détecteurs, il faut forer un puits de 60 centimètres de diamètre sur une profondeur de 2 450 mètres. Ce puits est foré avec de l'eau chaude sous pression (61 000 litres).

Résultats[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Tracey Bryant, « UD researchers focus on building telescope at South Pole », UDaily,‎ 11 décembre 2008 (lire en ligne)
  2. L'IceCube prend ses quartiers en Antarctique
  3. IceCube, le télescope sous la glace, est installé

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]