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Nature et origine du Rayonnement Cosmique de Hautes Énergies

Quelle est l’origine du rayonnement cosmique de très haute énergie ? Quelle est sa composition ? Comment se propage-t-il ? Issus de phénomènes violents, les rayons cosmiques et les rayons gamma de très haute énergie offrent une fenêtre d’exploration de l’Univers à des énergies qui ne pourront jamais être étudiées par les accélérateurs de particules. De grands observatoires sont réalisés pour répondre au défi que représente le flux très faible de ces messagers. Aujourd’hui l’observatoire Auger en Argentine et le réseau de télescopes HESS installe en Namibie délivrent des données qui permettent de repousser les frontières en énergie et en sensibilité.

Les activités de l’équipe couvrent deux axes de recherche complémentaires dans l’étude des rayonnements cosmiques et la compréhension des énergies extrêmes produites dans l’Univers.

Aux énergies atteignant plusieurs centaines de TeV, les champs électromagnétiques galactiques dévient les particules et l’identification et l’étude des sources émettrices de ces rayonnements cosmiques est difficile à entreprendre. Leur étude indirecte par l’intermédiaire des rayonnements électromagnétiques qu’ils émettent est la façon la plus efficace de contourner ce problème et de remonter à leur origine. Ce domaine de recherche est intitulé l’astronomie gamma de très haute énergie. Il concerne les photons d’une centaine de GeV à plusieurs dizaines de TeV correspondant à des particules chargées émettrices de plusieurs centaines de TeV. L’expérience HESS et le futur observatoire CTA se placent dans cette gamme d’énergie.

Dans la partie extrême du spectre en énergie (au-dessus de 1 EeV) pour des questions de flux et d’ouverture, les télescopes gamma laissent la place au réseau de particules et aux télescopes à fluorescence. Ces détecteurs observent les grandes gerbes atmosphériques soit par le développement longitudinal de leur composante électromagnétique (fluorescence) soit par les particules de la cascade atteignant le sol (réseau de surface). L’observatoire Auger conçu sur ces deux systèmes est à la pointe de l’étude de ce domaine de physique.

En 2012, la partie de l’équipe travaillant sur le projet AUGER est composée de quatre personnels permanents dont 2 directeurs de recherches du CNRS, 1 Professeur émérite et 1 maître de Conférences de l’Université Pierre et Marie Curie. A ceux-ci sont associés 1 post-doctorant et 5 étudiants en thèse. La partie de l’équipe travaillant sur HESS comprend 1 directeur et 1 chargé de recherches CNRS, 2 Professeurs et 1 maître de Conférences de l’Université Pierre et Marie Curie, 1 post-doctorant et 5 étudiants en thèse. Au total 21 chercheurs et doctorants travail dans cette thématique au LPNHE.

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Recherche indirecte de la matière noire avec l’expérience H.E.S.S. et étude des contraintes communes avec les données provenant des accélérateurs

Responsable : Agnieszka Jacholkowska

tél : 01 44 27 41 20

e-mail : agnieszka.jacholkowska@cern.ch

Le candidat prometteur pour la matière noire venant de la Physique des Particules est dans divers scénarios de brisure de Super Symétrie, la particule stable, neutre et la moins massive (LSP), le neutralino. Les self annihilations des neutralinos produiront des particules du Modèle Standard : γ, leptons et hadrons. Les expériences actuelles et futures telles que HESS, MAGIC, VERITAS, Fermi et AMS, qui détectent les rayons cosmiques neutres et chargés vont ouvrir des nouvelles perspectives dans les domaines de la détection de la matière noire. Simultanément, le démarrage du collisionneur LHC en 2008 commence une nouvelle ère dans le domaine des recherches des particules au-delà du Modèle Standard. Les énergies du TeV au LHC permettront à court terme de détecter les nouvelles particules (SUSY ou liées aux extra dimensions), et à plus long terme contraindre les paramètres de la théorie considérée.

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http://lpnhe.in2p3.fr/spip.php?article324

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Identification des rayons cosmiques d’ultra-haute énergie

Responsable : Antoine Letessier-Selvon

tél : 01 44 27 73 31

e-mail : antoine.letessier-selvon@lpnhe.in2p3.fr

Titre : analyse des données du détecteur de surface (éventuellement des télescopes de fluorescence) pour en tirer des indicateurs de la nature des particules primaires à l’origine des gerbes atmosphériques.

L’identification des primaires est un enjeu crucial pour la compréhension de l’origine des cosmiques d’ultra-haute énergie et la discrimination entre les différents scénarios théoriquement proposés. Si ce sont des noyaux composés, seul un scénario d’accélération est possible ; s’il y a une forte proportion de photons et/ou neutrinos, des modèles plus exotiques sont à envisager. L’observation par Auger d’une anisotropie associée à des structures « proches » (en deçà de l’horizon GZK) est une indication essentielle, mais beaucoup de possibilités restent ouvertes.

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http://lpnhe.in2p3.fr/spip.php?article339

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Recherche d’oscillations de neutrinos à grande distance \nu_{\mu} \rightarrow \nu_e dans l’expérience T2K (Tokai To Kamioka, Japon)

Responsable : Jacques Dumarchez

tél : 01 44 27 48 42

e-mail : jacques.dumarchez@lpnhe.in2p3.fr

L’expérience T2K, actuellement en fin d’installation, enregistrera ses premières interactions de neutrinos début 2010. Elle va chercher à mettre en évidence l’apparition de \nu_{e} dans le nouveau faisceau de \nu_{\mu} de très haute intensité construit à Tokai. Techniquement le groupe du LPNHE est engagé dans la conception d’une partie de l’électronique des chambres à projection temporelle (TPC) du détecteur proche, et dans l’exploitation des données de l’expérience NA61 au Cern pour leur inclusion dans la simulation de la ligne de faisceau de T2K.

La thèse portera sur la compréhension des systématiques liées au faisceau dans l’analyse d’oscillation. Les données de NA61 et celles du détecteur proche serviront de base à ce travail qui débouchera sur un résultat incluant les 3 premières années de T2K.

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http://lpnhe.in2p3.fr/spip.php?article331

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Physics of dark matter clustering : from cosmology to statistical physics

Responsable : Michael Joyce

tél : 01 44 27 72 52

e-mail : michael.joyce@lpnhe.in2p3.fr

Description du sujet et de la nature du travail :

The theoretical research of this group attempts to contribute to improving our fundamental understanding of the physics of the evolution of purely self-gravitating systems of particles, such as dark matter in current models of structure formation in the universe. To do so we use approaches coming from statistical physics, studying for example simple toy theoretical models, and working more broadly on the physics of systems with long-range interactions (of which Newtonian gravity can be considered as just one example). The thesis student could, according to his or her preferences and competences, define a specific project more oriented towards applications in cosmology, or, on the other hand, towards statistical physics. Likewise a more analytical or numerical emphasis could be chosen. A good theoretical background is a prerequisite.

Groupe : Matière et Energie Noire – Théorie

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http://lpnhe.in2p3.fr/spip.php?article334

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Voila de beaux programmes.

Se pourrait il, que ce que ces gens cherchent soit d’une telle nature que tout ce que nous connaissons ou plutôt croyons connaitre n’est pas ce qui semble ?

Par expérience je trouve trop de détails dans l’énoncé de la recherche, car les choses existent et elles apparaitront simples, ou elles n’existent pas.

Question d’expérience, pas d’opinion.

S.  CARVAJAL

Expérimentateur en Physique

Management Stratégique

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