EMN Ecole des Mines de Nantes

Prospectives internationales:

Parallèlement, deux nouvelles prospectives internationales ont vue le jour dans la période 2006-2008 ou les chercheurs de SUBATECH jouent un rôle moteur.
Le programme « AUGER-Radio » vise à étudier les potentialités de la radiodétection des UHECR à PAO dans une gamme d’énergie supérieure (~1018 eV)  à celle accessible à Nançay (~1017 eV). L’intérêt très fort de cet engagement a aussi été de ré-exploiter au maximum tous les aspects techniques mis au point pour Nançay et par effet de feedback, de servir de banc de test aux prototypes de stations autonomes et aux techniques d’analyse qui devraient y être déployées. Le système de détection a été réalisé par SUBATECH et le déploiement d’un mini-réseau, de 3 prototype de stations de radiodétection, a été effectué en fin 2006 sur le site. Le test s’est achevé en début 2008 en démontrant notamment que la technique de trigger radio autonome permettait de détecter les gerbes cosmiques. Ce résultat, qui a fait l’objet de publications en conférence, a fortement consolidé le projet international de construction du grand démonstrateur de radiodétection de 20 km2 (150 antennes) à PAO pour 2010-2013 dans la perspective d’un agrandissement de la surface de détection (10000 km2) après 2013. Il a motivé au niveau Français la demande d’ANR GRAPA en fin 2008, ou SUBATECH assurera la fourniture d’un des éléments essentiels : 16 stations autonomes de radiodétection (sans les panneaux solaires).
Depuis de nombreuses années, les neutrinos d’ultra haute énergie (~1017 eV) sont activement recherchés (expériences océanique ANTARES et ICE-Cube en antarctique, etc.) mais le flux attendu étant extrêmement faible et l’efficacité des détecteurs classiques restant trop réduite, aucun candidat neutrino UHE (s’il existe !) n’a encore été révélé. L’idée a alors émergée en 2008 à SUBATECH d’utiliser la méthode de radiodétection développée par CODALEMA, et qui pourrait être plus efficace et présenterait aussi un coût sans comparaison avec ceux induits par d’autres techniques. C’est la prospective intitulée « CosmicRays@21CMA » qui vise à à étudier cette possibilité. Ces neutrinos pourraient être identifiés par la détection d’une gerbe atmosphérique quasi-horizontale, induite par l’interaction de neutrinos tau dans la roche. Le lepton tau produit pourrait se propager dans la roche, puis dans l’atmosphère ou il se désintégrerait en générant une gerbe de particules. Une collaboration a été initiée en 2008 avec les instituts NAOC et IHEP de Pékin car ce test n’est actuellement immédiatement réalisable que sur le site du radiotélescope « 21 CentiMeter Array » (10000 antennes) installée en Chine, en haute montagne dans la vallée d’Ulastai, dans la province du XinJiang, à 2650m d’altitude. Les résultats préliminaires qui ont été obtenu en l’espace d’un an de prospective ont déjà fait l’objet de communications dans des conférences internationales.
Toutes ces initiatives ont reposé à la fois sur la conception d’une méthodologie entièrement nouvelle d’analyse et sur des développement techniques originaux qui ont essentiellement reposés sur les potentiels du laboratoire. Des expertises nouvelles ont été développées en traitement impulsionnel, en réalisation des capteurs dipôles courts actifs autonomes et des amplificateurs à très haute impédance de ces antennes, en conception de systèmes autonomes de trigger et d’acquisition en temps réel. Parallèlement, une interaction importante avec la communauté nationale des théoriciens en physique corpusculaire (et un soutien budgétaire du GDR « phénomènes cosmiques de haute énergie »), ont permis de fournir plusieurs contributions très significatives dans la communauté internationale sur différents aspects liés aux mécanismes d’émission radio, notamment dans la modélisation macroscopique de l’émission radio ou l’étude de l’espacement des capteurs en fonction des différents modèles d’émission pour la définition d’un réseau géant de détecteurs. Ces programme expérimentaux ont nécessité d’initier d’abord une collaboration nationale multipartite IN2P3-INSU la plus large que possible : la collaboration CODALEMA regroupe 7 autres laboratoires Français : l’ESEO d’Angers, le LAL d’Orsay, le LAOB de Besançon, le LPCE d’Orléans, le LPSC de Grenoble, l’Observatoire de Paris-Meudon, la Station de Nançay). Finalement, l’évolution et le succès de ce programme scientifique ont contribué à essaimer cette idée de détection en stimulant des collaborations internationales importantes. L’ensemble de ces interactions ont solidement positionné SUBATECH au sein d’une problématique pluridisciplinaire de physique fondamentale utilisant une technique pluridisciplinaire de détection novatrice. Il est peut être maintenant possible d’imaginer les perspectives et le positionnement que pourrait induire ces développements nouveaux dans les thématiques expérimentales globales des rayons cosmiques pour l'avenir à quelques années. CODALEMA est en cours de prise de données 24h/24.

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