Coup de jeune pour l’observatoire des rayons cosmiques Pierre Auger

Les scientifiques, ingénieurs et techniciens de l'Observatoire des rayons cosmiques Pierre Auger en Argentine mènent une tâche colossale et minutieuse. Sur une étendue de 3 000 km², soit la taille du département du Rhône, ils ont entrepris depuis une dizaine d’année une rénovation majeure baptisée AugerPrime, concernant les 1 660 détecteurs Cherenkov dédiés à l'étude des rayons cosmiques. Cette jouvence exceptionnelle vise à considérablement accroître la sensibilité de l'observatoire et à orienter les futures recherches vers l'identification des particules cosmiques de très haute énergie.

Pendant les deux dernières décennies, l'Observatoire Pierre Auger a réalisé des avancées majeures dans l'étude des rayons cosmiques, en particulier ceux de très haute énergie. Les chercheurs ont fait des découvertes clés, notamment que les rayons cosmiques ultra-énergétiques étaient associés à des particules lourdes et rares. Pour les événements les plus énergétiques, ils ont également trouvé des indices suggérant qu’ils ont une origine extra galactique et montré que leur distribution dans le ciel n’est pas uniforme. Cependant, malgré ces avancées, il manquait aux chercheurs des données statistiques suffisantes pour caractériser précisément les particules à l'origine des rayons cosmiques d’ultra-haute énergie. C'est pourquoi le projet de jouvence AugerPrime a été engagé.

Le projet AugerPrime concerne les 1660 détecteurs Cherenkov. Chacun de ces réservoirs d'eau ultra-pure a été équipé de scintillateurs en plastique et est en train de recevoir des antennes radio pour renforcer leurs capacités de détection. En parallèle, des améliorations ont été apportées à l'électronique pour brancher les nouveaux détecteurs et améliorer les performances de détection. Ces améliorations comprennent également une meilleure synchronisation avec des récepteurs GPS plus récents et une augmentation de la fréquence d'échantillonnage des données. « Ces nouveaux appareils permettront de démêler les composantes muoniques et électromagnétiques des signaux reçus au sol, explique Tiina  Suomijärvi, enseignante chercheuse à IJCLab. Cette distinction est cruciale pour comprendre la composition des rayons cosmiques ultra-énergétiques et peut-être leur origine. »

L’installation des scintillateurs plastiques et la nouvelle électronique est d’ores et déjà terminée et la mise à niveau sera totalement achevée fin 2023 avec la pose des dernières antennes radio. La prise de données en configuration complète pourra enfin démarrer dans la foulée. Prise de données qui s’étalera sur des années tant le phénomène observé est rare : il n’en tombe que quelques unités par km² et par an au sol.  Mais à l’issue de cette nouvelle moisson les scientifiques espèrent bien remonter aux origines de ces particules hors-norme, probablement accélérées par des grands accélérateurs cosmiques.