Comment la physique des particules améliore l'irrigation
Publié par Adrien le 22/01/2017 à 00:00
Source: Corinne Pralavorio - Copyright CERN
Il est difficile d'imaginer le lien qui pourrait exister entre une énorme machine scientifique située sous Genève et un champ de tomates au Liban. En fait, les deux ont besoin d'une technologie de pointe pour fournir les meilleurs résultats, que les résultats en question soient des tomates ou des analyses de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...). Même si des années-lumière semblent séparer ces deux activités, les mêmes défis techniques sont en jeu.


Un technicien de la compagnie Optosmart, partenaire du projet, examine un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de la plaine (Une plaine est une forme particulière de relief, c'est un espace géographique caractérisé par une surface topographique plane, avec des pentes relativement...) de la Bekaa au Liban, où les nouveaux capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une...) développés pour optimiser l'irrigation (L’irrigation est l'opération consistant à apporter artificiellement de l’eau à des végétaux cultivés pour en augmenter la production, et permettre leur développement normal en cas de...) vont être installés. (Image: Georges Abi Aad/UKLTH)

Le CERN participe désormais à un projet de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...) visant à développer un système d'irrigation optimisé à partir des technologies développées pour la physique des hautes énergies.

Le système d'irrigation utilisera des capteurs à fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) optiques destinés à mesurer des paramètres tels que la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert...), l'humidité (L'humidité est la présence d'eau ou de vapeur d'eau dans l'air ou dans une substance (linge, pain, produit chimique, etc.).), la concentration en pesticides, les engrais (Les engrais sont des substances, le plus souvent des mélanges d'éléments minéraux, destinées à apporter aux plantes des compléments d'éléments nutritifs, de façon à améliorer...) et les enzymes dans le sol de champs cultivés. Si le développement réussit, il s'agira (Agira est une commune italienne de la province d'Enna dans la région Sicile en Italie.) du premier système de capteurs à fibres optiques capable de mesurer tous ces paramètres simultanément. Le système doit être simple et abordable, et permettre d'optimiser l'irrigation afin d'économiser l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) et d'accroître le rendement des cultures. Il contribuera aussi à réduire la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) d'engrais et de pesticides, dans l'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) d'une agriculture durable (L'agriculture durable (ou soutenable, en traduction de l'anglais sustainable) est l'application à l'agriculture des principes du développement durable ou...).

Le programme de recherche a été lancé la semaine dernière par le UK Lebanon Tech hub dans le cadre de sa toute nouvelle unité de recherche associée, rattachée à son centre de recherche international. Le UK Lebanon Tech hub est une initiative de la Banque centrale du Liban et du gouvernement du Royaume-Uni visant à soutenir le développement de l'économie du savoir au Liban. Le CERN participe au projet aux côtés de plusieurs instituts et entreprises, tels que l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) du Sannio, l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics...) national italien de physique nucléaire (La physique nucléaire est la description et l'étude du principal constituant de l'atome : le noyau atomique. On peut distinguer :) (INFN) de Naples, les entreprises Optosmart et National Instruments, l'Université libanaise et l'Institut de recherche agronomique du Liban. Le 11 janvier dernier, les partenaires ont signé un accord de collaboration intitulé " Fiber Optic Sensor Systems for Irrigation " (FOSS4I).

Des capteurs d'humidité à fibres optiques innovants ont été développés pour la gigantesque expérience CMS auprès du Grand collisionneur (Un collisionneur est un type d'accélérateur de particules mettant en jeu des faisceaux dirigés de particules élémentaires.) de hadrons LHC du CERN. " Nous utilisons des capteurs développés spécialement pour surveiller l'environnement du système de trajectographie de CMS, au centre du 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 été spécifiquement conçu.), explique Martin Gastal, chef du projet FOSS4I et membre de la collaboration CMS au CERN. Ces capteurs peuvent être développés plus avant afin de les utiliser pour d'autres applications, telles que l'irrigation. Ce projet illustre la manière dont on peut tirer parti de la recherche en physique des hautes énergies pour produire des technologies utiles pour certains problèmes de société, et également stimuler le transfert de technologies et le développement économique local. " 

Des représentants des instituts participant au projet "Fiber Optic Sensor Systems for Irrigation" (FOSS4I) se sont retrouvés à Beyrouth au Liban pour signer un accord de collaboration. (Image: Georges Abi Aad/UKLTH)

Le UK Lebanon Tech Hub finance le projet et assure la coordination entre les différentes parties. Le CERN, via son engagement dans le transfert de connaissances, dirigera le projet et apportera un appui après le lancement. L'Organisation (Une organisation est) mettra à disposition ses installations, notamment une installation spéciale pour l'étalonnage des capteurs. De leur côté, Optosmart, l'INFN Naples et l'Université du Sannio apporteront leur savoir-faire pour la conception et le fonctionnement des techniques de mesure de l'humidité et de la température relatives utilisant des capteurs à fibres optiques. Ils travailleront étroitement avec l'Université du Liban au développement de nouveaux capteurs à fibres optiques et systèmes d'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) de 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...). L'Institut de recherche agronomique du Liban supervisera l'installation des capteurs dans la région de Zahlé, au Liban, et surveillera les cultures. Enfin, National Instrument apportera son appui pour la recherche et le développement sur le matériel.

Une approche favorisant le libre accès a été adoptée pour ce projet: le matériel sera publié sous la Licence pour le matériel libre du CERN (Open Hardware License - OHL) ; quant aux logiciels, ils seront publiés sous une licence open source dans les deux ans qui suivront la fin du projet. 

Le projet donnera également lieu à un transfert de technologies harmonieux, au recrutement de deux post-doctorants et d'un doctorant (Un doctorant est un chercheur débutant s'engageant, sous la supervision d'un directeur de thèse, dans un projet de recherche sur une durée variable selon les pays et les statuts, comprenant...), en Italie et au Liban, et à la création d'un laboratoire d'optique ultramoderne au Liban.

Le Centre de recherche international du UK Lebanon Tech Hub offrira un cadre permettant aux entreprises de toute taille de mener des travaux de recherche et de développement en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de mettre au point (Graphie) de nouvelles solutions dans un environnement propice à la collaboration. Il encourage une approche pluridisciplinaire associant la recherche fondamentale (La recherche fondamentale regroupe les travaux de recherche scientifique n'ayant pas de finalité économique déterminée au moment des travaux. On...) et la recherche appliquée.
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