Les rayons cosmiques Lexprience Pierre Auger lAPC Benot
Les rayons cosmiques L’expérience Pierre Auger à l’APC Benoît Revenu, GRe. CO/APC
Plan 1. La physique des rayons cosmiques 2. L’observatoire Pierre Auger 3. Implication de l’APC • Physique • Technique 4. Perspectives
Spectre en énergie des rayons cosmiques • entre 1 Ge. V et 1 Pe. V : – origine galactique (SNR) • entre 1 Pe. V et 10 Ee. V : – ? ? ? • Au-delà de 10 Ee. V : – Origine inconnue – Probablement extra -galactique 2 nd Knee 1 particule/km 2/siècle
Motivations • la nature des rayons cosmiques hadrons ? Photons ? Neutrinos ? • leur lieu de production (source) sources astrophysiques ? • leur énergie quel mécanisme en est responsable ?
Profondeur de pénétration dans l’atmosphère Nature des RC s n io sim at l u sim ul a n tio s
Trajectoire dans notre galaxie • Les protons sont piégés pour E~1018 e. V E=1018 e. V • Les protons se propagent en ligne droite pour E~1020 e. V E=1019 e. V E=1020 e. V
Les sources astrophysiques • il existe plusieurs accélérateurs astrophysiques atteignant 1020 e. V • Très difficile d’aller au-delà de 1020 e. V RC primaires : hadrons Mécanisme de Fermi
La coupure GZK • Protons ~1020 e. V ne peuvent pas voyager sur plus de ~50 Mpc p + (2. 7 o. K) p + ’s 20 Record : 3, 2 10 e. V Super amas local Mais aucune source !
Enjeux Temps (sec) Temp. Energie (o. K) (Ge. V) -45 10 sec 18 1030 10 10 -40 1015 10 -30 1025 10 -20 10 -15 10 -10 1015 1 Te. V 1010 1 Me. V 105 sec 1 year 105 103 106 109 year 1 1 Ke. V 1 Rayons cosmiques 1 Pe. V 1 Ge. V 10 -5 RC primaires : photons, neutrinos 1012 109 1020 Mise en évidence de physique nouvelle ? 1 e. V 10 -3 e. V Accélérateur Télescope
À ultra-haute énergie • AGASA voit un excès au-delà de la coupure GZK ! • Hires semble voir la coupure GZK • Incompatibilité au niveau de la cheville?
Détection hybride Proton de 1019 e. V Émis sion 10 km de fl uore s cenc e pa r. N 2
L’observatoire Pierre Auger Détecteur hybride 1600 cuves Cerenkov 4 télescopes de fluorescence 3 000 km 2 Maille de 1, 5 km Réseau test de 42 cuves
2001: 2002 réseau test 40 cuves installées, 30 pleinement equipées ainsi que 2 caméras de fluorescence (2 x 30°)
Principaux résultats de l’EA • validation des choix techniques • amélioration du design de la cuve • 40 000 événements à plus de 4 cuves • 78 événements hybrides (décembre 2001 -avril 2002) PRÉPRODUCTION
Statut actuel (30 novembre 2003) SD 111 cuves Plus grand réseau du monde FD • 2 tours de télécoms • 3ème bâtiment de fluorescence en cours de construction • 3/6 télescopes à Los Leones • 2/6 télescopes à Coihueco
Statut actuel (fin novembre 2003) • 72 % des événements à plus de 10 cuves sont arrivés après mars 2003 19 • Nouveau record : 26 cuves touchées le 14/11/03 (2. 10 e. V)
Statut actuel (fin novembre 2003) 19 • 01/12/03 : 15 cuves a 40 degrés ! (5. 10 e. V) • 25/10/03 : premier événement en stéréo !!! Le Direction et impact : très bon accord Énergie : pas encore ça ! Lo s Co ih ue co on e 3 s 5 37 km !!!!
L’observatoire Pierre Auger à l’APC IN 2 P 3 : LAL, LPNHE, IPN, PCC, le CC est un site miroir des données INSU : Observatoire de Besançon Éric Armengaud physique thèse PCC/GRe. CO Tristan Beau physique (ADAMIS) Md. C P 7 PCC/P 7 Jean-Michel Brunet physique, informatique CNRS PCC Jean-Noël Capdevielle physique CNRS PCC Stéphane Collonges électronique AI PCC Bernard Courty électronique IR PCC Olivier Deligny physique ATER P 7 PCC/P 7 Laurent Guglielmi informatique IR PCC Jean-Jacques Jaeger électronique IR PCC Cyril Lachaud physique Md. C P 7 PCC/P 7 Jacob Lamblin physique Postdoc CNRS PCC Gilles Maurin physique thèse PCC Benoît Revenu physique CNRS GRe. CO Günter Sigl physique CNRS GRe. CO Jack Waisbard électronique IR PCC + 1 AI au PCC en décembre partiellement sur Auger ~ 30 voyages par an entre 8 et 15 jours
Activités du laboratoire (physique) • Conception et réalisation du programme d’analyse officiel de reconstruction (Olivier Deligny, Jacob Lamblin, Fabrice Écaille, BR) • nouveaux algorithmes d’analyse (nous tous…) • Nouvel estimateur de la nature et de l’énergie (fonction hypergéometrique) (thèse de Fabrice Cohen) • Détermination de la nature du RC primaire (thèse de Gilles Maurin, Jacob Lamblin, Fabrice Cohen, Cyril Lachaud) • Étude des gerbes horizontales (Olivier Deligny)
Activités du laboratoire (physique) • Propagation des rayons cosmiques dans les champs magnétiques galactiques et extra-galactiques (Eric Armengaud, Guenter Sigl) • Étude des anisotropies Corrélation avec des catalogues d’objets Autocorrélation (multiplets ? ) Fabrication de cartes du ciel (Tristan Beau, Olivier Deligny, Cyril Lachaud, Eric Armengaud, BR, LPNHE)
Activités du laboratoire (physique) • Estimation de l’acceptance du réseau de surface (Tristan Beau) • Simulation de l’accélération des rayons cosmiques dans un milieu ultra-relativiste choqué (avec fluctuations anisotropes) (Martin Lemoine-GRe. CO, BR) • modèles spéculatifs Top-Down (Günter Sigl)
Activités du laboratoire (physique) Monitoring des stations (Cyril Lachaud) : surveillance générale d’Auger
http: //cdfpaod. in 2 p 3. fr
Activités du laboratoire (technique) • responsabilité : conception, réalisation, tests de l’électronique des détecteurs de surface et de tout le soft d’acquisition calibration Triggers (soft) Télécoms (soft) Time tagging (Besançon) tout a été validé lors de la période de fonctionnement de l’EA
Activités du laboratoire (technique) Réalisation d’un ASIC Time Tagging : dans la carte unifiée (JJ. Jaeger, J. Waisbard) • succès dans l’EA Passage à la production Carte unifiée Actuellement : 30 cuves EA + 81 cuves de production 238 cuves dans la Pampa ASIC TTAG (PCC-Cd. F)
Activités du laboratoire (technique) Pour la carte unifiée : Appel d’offres sur le marché européen, en juillet 2002 (LST) Au total : 1830 UB en plusieurs séries • 10 cartes au 01/04/2003 (dont 5 à Malargüe) • 120 cartes au 01/08/2003 (dont 108 à Malargüe) Sur les 113 à Malargüe, 36 sont dans la Pampa, les autres sont en attente de FE et de TPCB • 300 cartes en cours de fabrication, livraison en 12/2003, envoi à Malargüe en 01/2004
Le futur Tout dépend du site Auger Nord Si le site nord se fait, Travail mené à bien pour le site Sud : proposition pour le site Nord (Utah ou Colorado) Design électronique revu de fond en comble, électronique nouvelle État actuel : groupes de réflexion, attente des résultats d’Auger Sud avant d’aller plus loin
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