Un lopin de glace au bout du monde

摘要

L'observatoire IceCube a pour objectif de détecter les neutrinos extraterrestres d'énergie dépassant 100 GeV. Les neutrinos sont des particules intéressantes pour l'astronomie à haute énergie car, contrairement à d'autres particules messagères du rayonnement cosmique, ils ne sont pas absorbés par les sources denses et, de plus, se propagent en ligne droite depuis leur source. Les protons et les noyaux, par exemple, interagissent et sont en outre déviés par les champs magnétiques interstellaires, tandis que les photons, si leurs trajectoires sont rectilignes, n'ont qu'une portée limitée dès que leur énergie dépasse 10 TeV, cela du fait de leurs interactions (avec création de paires e~+e~-) avec le bruit de fond des photons interstellaires. Les sections efficaces d'interaction des neutrinos sont infimes, un détecteur énorme est donc indispensable. Les calculs de la production de neutrinos dans de nombreux types de sources différentes montrent que pour observer des signaux astrophysiques il faut un détecteur de 1 km~3 (1 Gt). IceCube observera les neutrinos qui interagissent dans la glace du pôle Sud en produisant des muons, des électrons ou des tau. Ces leptons interagissent avec la glace (où le tau peut en outre se désintégrer) en produi- sant d'autres particules chargées. Les muons de haute énergie (pétaélec-tronvolts), parcourent de nombreux kilomètres dans la glace et IceCube permettra d'observer ceux qui traversent le détecteur. Les particules chargées émettent un rayonnement Chérenkov optique qui peut parcourir des centaines de mètres avant d'être détecté dans les modules optonumé-riques (DOM) de IceCube. En mesurant l'intensité et les instants d'arrivée de la lumière dans de nombreux DOM, on peut retrouver le type du neu-trino, son orientation et son énergie.