Antarctic Impulsive Transient Antenna

ANITA-IV.

L'Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA) est une expérience scientifique visant à étudier les neutrinos cosmiques de très hautes énergies (UHE), en particulier les impulsions radio émises par l'interaction de ces particules avec la glace de l'Antarctique. L'expérience utilise une série d'antennes radio suspendues à un ballon stratosphérique lancé à une altitude d'environ 35 000 m^[1].

Le projet est mené par l'université d'Hawaï à Mānoa^[2] en collaboration avec une dizaine d'autres universités^{[3],[note 1]}. Il est financé par la NASA et le département de l'Énergie des États-Unis^[4].

Principes physiques

Les neutrinos ayant une énergie de l'ordre de 10¹⁸ électronvolts (eV) produisent des impulsions radio dans la glace par l'effet Askaryan. Ces neutrinos pourraient provenir d'interactions de rayons cosmiques de très hautes énergies (10²⁰ eV) avec le fond diffus cosmologique^[5]

Chronologie

ANITA-I est lancé de la base antarctique McMurdo à l'été 2006 et 2007. ANITA-II, un instrument modifié comprenant 40 antennes, est lancé de la même base les été 2008-2009, alors qu'ANITA-III, d'une précision supérieure, est lancé en décembre 2014.

ANITA-IV est lancé en décembre 2016^[6].

Résultats

Après une analyse des données faite à l'issue de la période 2006 - 2016, et qui a pris plusieurs années, ANITA a finalement détecté deux neutrinos provenant du sol, un résultat surprenant car à ces énergies, ces particules devraient être absorbées par la Terre^[7],[8]. Ils se sont avérés appartenir à la catégorie des neutrinos lourds « droitiers », particules considérées jusqu'à maintenant comme hypothétiques, contrairement aux neutrinos que l’on connaît déjà, et qui sont dits “gauchers” à cause de leur spin à hélicité gauche. La seule explication pour l’équipe de l’expérience, ainsi que pour le cosmologiste Neil Turok, est que ces neutrinos soient issus de la symétrie CPT et par voie de conséquence impliquerait l'existence d'un univers parallèle ou miroir^[9],[10]. Ce qui constituerait, selon Neil Turok, une rupture radicale avec la vision actuelle de la cosmologie^[11],[12].

L'expérience IceCube a tenté de reproduire ces observations, sans succès^[13]. Toutefois la deuxième génération d'instruments de "Extreme Universe Space Observatory" (EUSO-SPB2)^[14], qui sera embarqué à bord d'un ballon à surpression en 2022 au pole Sud, fournira un test important pour ANITA afin de confirmer ou non ses précédentes observations^[9].

Notes

1. Sont également associées au projet : l'université de Californie à Los Angeles, l'université d'État de l'Ohio, l'université du Delaware, l'université du Kansas, l'université Washington de Saint-Louis, le Jet Propulsion Laboratory, l'University College de Londres, l'université de Chicago, l'université nationale de Taïwan et l'université d'État polytechnique de Californie

Références

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Antarctic Impulsive Transient Antenna » (voir la liste des auteurs).

1. (en) « ANITA Project : New Balloon-Borne High Energy Neutrino Detector », sur ps.uci.edu, 3 juin 2008 (consulté le 28 mai 2020) : « The balloon-borne payload will circle the continent of Antartica at ~35,000 meters, scanning the vast expanses of ice for telltale pulses of radio emission generated by the neutrino collisions. »
2. (en) Diana Lutz, « ANITA III launched over Antarctica », sur source.wustl.edu, Washington University in St.Louis, 23 décembre 2014 (consulté le 28 mai 2020)
3. (en) « The ANITA Collaboration », sur phys.hawaii.edu, 2007 (consulté le 28 mai 2020)
4. (en-US) « Collaboration | ANITA » (consulté le 15 janvier 2020)
5. (en) « High flyer listens for cosmic pings », New Scientist,‎ 23 décembre 2006
6. (en) « CSBF: Payload monitoring ANITA-IV » [archive du 2 décembre 2016] (consulté le 2 décembre 2016)
7. (en) Adrian Cho, « Oddball particles tunneling through Earth could point to new physics », Science,‎ 27 septembre 2018 (DOI 10.1126/science.aav5588, lire en ligne)
8. (en) P. W. Gorham, B. Rotter, P. Allison, O. Banerjee, L. Batten, J. J. Beatty, K. Bechtol, K. Belov, D. Z. Besson, W. R. Binns, V. Bugaev, P. Cao, C. C. Chen, C. H. Chen, P. Chen, J. M. Clem, A. Connolly, L. Cremonesi, B. Dailey, C. Deaconu, P. F. Dowkontt, B. D. Fox, J. W. H. Gordon, C. Hast, B. Hill, K. Hughes, J. J. Huang, R. Hupe, M. H. Israel et A. Javaid, « Observation of an Unusual Upward-Going Cosmic-Ray-like Event in the Third Flight of ANITA », Physical Review Letters, vol. 121, n^o 16,‎ 2018, p. 161102 (PMID 30387639, DOI 10.1103/PhysRevLett.121.161102, Bibcode 2018PhRvL.121p1102G, arXiv 1803.05088)
9. (en) « Upgoing ANITA events as evidence of the CPT symmetric universe » [PDF], sur arxiv.org (consulté le 8 mai 2020)
10. (en) Neil Turok, « CPT-Symmetric Universe » [PDF], sur arxiv.org (consulté le 8 mai 2020)
11. « Cosmologie. Des preuves d’un univers parallèle découvertes en Antarctique ? », sur Courrier international (consulté le 3 mai 2020)
12. « We may have spotted a parallel universe going backwards in time », sur newscientist.com (consulté le 8 mai 2020)
13. (en) « IceCube rules out last Standard Model explanation of ANITA's anomalous neutrino events », 8 janvier 2020
14. (en) « White paper on EUSO-SPB2 », sur arxiv.org (consulté le 8 mai 2020)

Voir aussi

Références externes

Podcast

• «Particules en Antarctique : l’univers de l’autre côté du Big Bang», La Méthode scientifique, France Culture, 19 mai 2020

Liens externes

• (en) ANITA (Présentation sur le site internet de l'Université d'Hawaï), « The Antarctic Impulsive Transient Antenna », sur phys.hawaii.edu (consulté le 23 mai 2020).