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Posté par Adrien le Jeudi 22/12/2016 à 00:00
Un trou noir s'aligne avec le Soleil et le télescope du CERN
Le Télescope solaire à axions du CERN (CAST) utilise un prototype d'aimant dipolaire (développé à l'origine pour le LHC) pour détecter d'hypothétiques particules exotiques, appelées axions et caméléons, que l'on suppose émises par le coeur du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et composée d'hydrogène...). Dimanche, comme cela se produit une fois par an, le Soleil s'est trouvé aligné avec le trou noir (Le Trou noir (The Black Hole) est un film de science-fiction réalisé par Gary Nelson, produit par la Walt Disney Pictures et sorti en 1979. L'histoire est inspiré du roman Vingt mille lieues sous...) situé au centre de la Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la galaxie dans laquelle se situent le Système...), notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.). Jamais auparavant les chercheurs du télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique...) CAST n'avaient tenté de détecter les nouvelles particules qui pourraient avoir été émises par ce trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en...) ou dans ses environs.


Le Télescope solaire à axions du CERN (CAST) utilise un prototype d'aimant dipolaire (développé à l'origine pour le LHC) pour détecter d'hypothétiques particules exotiques, appelées axions et caméléons (Image: Maximilien Brice/ CERN)

Cela fait des années que nous cherchons des particules exotiques provenant du Soleil, mais une fois par an, nous pouvons regarder au-delà du Soleil et voir si quelque chose d'autre nous parvient du centre de la galaxie ", explique Konstantin Zioutas, porte-parole de l'expérience.

Les axions et les caméléons sont étudiés parce que ces particules pourraient nous aider à comprendre la matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d'effets inattendus, notamment au sujet des galaxies....) et l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) noire, deux questions majeures de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...) contemporaine. L'alignement permet aux chercheurs d'utiliser le Soleil comme s'il faisait partie de leur équipement, en se servant de sa force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage...) gravitationnelle comme d'une lentille permettant de faire converger des particules exotiques à faible vélocité (VéloCité est un service de prêt gratuit mis en place par la ville d'Angers qui fournit aux personnes qui habitent ou travaillent à Angers des bicyclette aux couleurs de la ville.) telles que les axions. Ce phénomène est connu sous le nom d'effet lenticulaire gravitationnel.

Le centre de la galaxie pourrait être une source de particules exotiques, que nous savons dorénavant détecter et qui pourraient nous en apprendre beaucoup plus qu'auparavant sur l'Univers sombre. Le Soleil peut, tel une lentille, renforcer le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé dans les domaines suivants :) d'un courant exotique de faible intensité d'un facteur d'environ un milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999 999) et...), à condition que celui-ci soit aligné avec le système Soleil-Terre ", ajoute Konstantin Zioutas.

Ce n'est pas la première fois qu'une expérience tente de mesurer des particules exotiques en provenance d'un trou noir, mais c'est la première fois que l'on espérait voir ces particules interagir avec le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la...) de l'aimant de CAST, pour pouvoir ensuite les observer en aval avec le détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a...) à rayons X InGRID. L'équipe espère également pouvoir mesurer pour la première fois l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) directe de ces particules avec la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...). Ce type d'interaction est essentiel pour les particules dont est peut-être constituée l'énergie noire, comme les caméléons.


Konstantin Zioutas et Giovanni Cantatore, porte-parole de l'expérience CAST, ont participé à cette expérience avec laquelle on espérait détecter des particules exotiques émises par le trou noir situé au centre de notre galaxie (Image: Maximilien Brice/ CERN)

Jusqu'à présent il était impossible de détecter des particules à travers leur interaction directe et spécifique avec la matière car nous n'avions pas l'équipement nécessaire. Nous avons ainsi construit un détecteur spécial, le capteur de force opto-mécanique KWISP (Kinetic Weakly Interacting Slim Particle detector) ", explique Giovanni Cantatore, porte-parole adjoint de CAST.

Pour mesurer ces interactions, les chercheurs ont dû trouver un moyen de détecter les forces infinitésimales, plus légères qu'une bactérie, qui sont produites lorsque les caméléons viennent rebondir sur la matière.

KWISP utilise une membrane spéciale jouant le rôle de capteur opto-mécanique, un peu comme la peau d'un tambour. Lorsqu'un caméléon vient frapper la membrane, celle-ci vibre à une fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot...) que nous pouvons déterminer en utilisant un dispositif de hachage(chameleon chopper) que nous avons inventé à cet effet ", ajoute Giovanni Cantatore.

L'expérience CAST a commencé à analyser les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) récoltées le 18 décembre. Les premiers résultats suggèrent toutefois que les chercheurs ne sont pas parvenus à observer de nouvelles particules provenant du trou noir. L'équipe va maintenant commencer à se préparer pour l'alignement de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) prochaine, qui comprendra aussi la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance...).

L'expérience s'est très bien déroulée et les discussions à propos des premières données en ligne ont déjà commencé ", conclut Konstantin Zioutas.

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Source: Harriet Kim Jarlett - Copyright CERN