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La Russie déploie un observatoire dans les profondeurs du lac Baïkal

Le lac Baïkal. Crédits : Fill1970

En Russie, des chercheurs ont placé l’un des plus grands télescopes sous-marins du monde à l’intérieur du lac Baïkal. Objectif : détecter des neutrinos, ces particules mystérieuses qui pourraient nous apporter des réponses sur le cosmos.

Les neutrinos, des particules « insaisissables »

Les neutrinos sont des particules élémentaires 100 000 fois plus petites que les électrons. Elles sont issues de réactions nucléaires opérés dans l’Univers (générées dans les supernovae, par exemple). Une fois engendrés, les neutrinos se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière. Leur masse étant virtuellement nulle, ils n’interagissent que très rarement avec d’autres particules. C’est pourquoi ces particules restent généralement insaisissables malgré leur abondance (100 000 milliards de neutrinos traversent votre corps chaque seconde).

Leur analyse est pourtant primordiale pour tenter de comprendre le cosmos. Étudier les neutrinos pourrait en effet nous aider à comprendre certaines grandes énigmes de la physique, comme celle de l’asymétrie matière-antimatière.

Vous l’avez compris : de par leurs propriétés, les neutrinos sont difficiles à détecter. Mais difficile ne veut pas dire impossible.

Détecter la lumière Cherenkov

Il arrive en effet, à de rares occasions, qu’un neutrino percute un atome. Cette collision désintègre ainsi le noyau du neutrino qui se transforme en une autre particule : un muon… Et les muons « laissent des traces ».

Ces particules suivent en effet la même trajectoire que celle empruntée par le neutrino d’origine, mais elles peuvent être reconnues grâce au cône de lumière bleue qu’elles engendrent (lumière Cherenkov).

Pour détecter cette lumière, les chercheurs développent des matrices de capteurs optiques sphériques. Ces installations permettent alors de détecter les faibles éclairs émis lorsqu’un neutrino entre en collision avec un atome contenu dans l’eau. Les chercheurs peuvent ensuite retracer la trajectoire d’un muon (et donc celle de son neutrino d’origine).

IceCube, enfoui dans la glace antarctique près de la station du pôle Sud, est à ce jour le plus grand détecteur de neutrinos au monde. Mais il y en a d’autres. Le Japon, qui possède déjà le Super-Kamiokande (l’un des observatoires de neutrinos les plus importants), va donc en construire un nouveau encore plus grand.

baïkal neutrinos
Un des détecteurs utilisés dans l’installation IceCube, en Antarctique. Crédits : Taavi Adamberg

Un télescope dans le lac Baïkal

Ceci étant dit, en Russie, des chercheurs développent un observatoire de ce type depuis 2015. Baptisée Baikal-GVD, l’installation vient d’être placée, comme son nom l’indique, dans le lac Baïkal à près de 1300 mètres de profondeur. Elle est située à environ quatre kilomètres de la rive du lac la plus proche.

Le télescope à neutrinos mesure actuellement un demi-kilomètre cube, mais il sera agrandi dans quelques années pour mesurer un kilomètre cube, a fait savoir Dmitry Naumov, de l’Institut commun de recherche nucléaire.

Ce télescope est le résultat d’une collaboration entre des chercheurs allemands, tchèques, polonais, russes et slovaques.