Légende: Lac Baïkal. Crédit: SeaWiFS Project NASA / Goddard Space Flight Center et ORBIMAGE
La construction vient de commencer dans la vallée de Tunka, près du lac Baïkal, en Sibérie, en Russie, sur un observatoire qui, une fois terminé, consistera en un ensemble de 1 000 détecteurs couvrant 100 kilomètres carrés. Sa taille permettra aux scientifiques d'étudier les rayons cosmiques - le rayonnement spatial émis par les rayons gamma et les noyaux plus lourds - qui sont accélérés à des énergies supérieures à celles obtenues dans le Grand collisionneur de hadrons. Avec le nouvel observatoire, appelé HiSCORE (Hundred Square-km Cosmic ORigin Explorer), les scientifiques espèrent résoudre le mystère des origines des rayons cosmiques et peut-être aussi sonder la matière noire
Il y a cent ans, le physicien austro-américain Victor Hess a découvert pour la première fois que le rayonnement pénétrait l'atmosphère de la Terre depuis l'espace. Le problème a été de retrouver leur origine, car les rayons cosmiques sont constitués de particules chargées et sont donc déviés dans les champs magnétiques interstellaires et intergalactiques. L'utilisation de stations de détection simples et peu coûteuses, espacées de plusieurs centaines de mètres, permet d'instrumenter une vaste zone, permettant aux scientifiques d'étudier les rayons cosmiques dans une gamme d'énergie allant de 100 TeV à au moins 1 EeV.
Détecteur Cherenkov devant le ciel étoilé. Image: Tunka Collaboration
Les rayons cosmiques ne peuvent pas pénétrer dans notre atmosphère, mais chaque détecteur peut observer le rayonnement créé lorsque les rayons cosmiques frappent la haute atmosphère de la Terre, provoquant une pluie de particules secondaires qui se déplacent plus rapidement que la vitesse de la lumière dans l'air, produisant un rayonnement Cherenkov dans le processus. Cette lumière est faible, mais peut être détectée à la surface de la terre avec des instruments sensibles comme les tubes photomultiplicateurs de HiSCORE.
Le rayonnement de Cherenkov peut être utilisé pour déterminer la source et l'intensité des rayons cosmiques ainsi que pour étudier les propriétés des objets astronomiques à haute énergie qui émettent des rayons gamma comme les restes de supernova et les blazars. Le large champ de vision permet également à HiSCORE de surveiller les structures émettant des rayons gamma étendues telles que les nuages de gaz moléculaires, les régions denses ou les structures à grande échelle telles que les régions de formation d'étoiles ou le plan galactique.
HiSCORE peut également être utilisé pour tester des théories sur la matière noire. Une forte caractéristique d'absorption est attendue autour de 100 TeV. L'examen peut donner des informations sur l'absorption des rayons gamma dans les champs de photons interstellaires et le CMB. Si l'absorption est inférieure à celle attendue, cela pourrait indiquer la présence de photons ou axions cachés. De plus, la désintégration de particules supersymétriques lourdes pourrait être détectable par HiSCORE. Les données s'amélioreront à mesure que l'installation se développera au fil des ans. D'ici 2013-2014, la superficie sera d'environ un kilomètre carré et de plus de 10 kilomètres carrés d'ici 2016.
HiSCORE est un projet conjoint entre l'Institut de recherche nucléaire de l'Académie russe des sciences de Moscou, l'Université d'État d'Irkoutsk en Sibérie et l'Université d'État Lomonossov de Moscou - ainsi que DESY, l'Université de Hambourg et l'Institut de technologie de Karlsruhe en Allemagne. HiSCORE espère également collaborer avec l'observatoire Pierre Auger en Argentine.
En savoir plus sur HiSCORE sur le site Web du projet
