Nommez ce Neutrino!

Name That Neutrino est-il disponible en d'autres langues ?

Oui ! Grâce à l'aide des collaborateurs d'IceCube et de Zooniverse du monde entier, nous avons réalisé des traductions en néerlandais, anglais, allemand, italien et espagnol.

Qu'est-ce qu'IceCube ?

IceCube est un télescope et un détecteur de particules couvrant un kilomètre cube de glace près du Pôle Sud, qui étudie les neutrinos et d'autres particules subatomiques créées dans l'espace extérieur.

Pourquoi IceCube est-il situé au Pôle Sud ?

La détection de neutrinos très énergétiques nécessite un milieu énorme, clair et sombre. La calotte glaciaire antarctique est non seulement immaculée et stable, mais aussi l'un des meilleurs matériaux détecteurs de neutrinos que la Nature puisse offrir. Grâce aux excellentes propriétés de la glace, la lumière faible créée par les particules subatomiques peut atteindre les capteurs jusqu'à plusieurs centaines de mètres de distance.

Pourquoi mon aide est-elle nécessaire ?

IceCube est un instrument tant pour la découverte astrophysique que pour la physique des particules de haute précision. Les motifs lumineux produits par les particules haute énergie interagissant dans ou près d'IceCube codent des informations que les ordinateurs peuvent traiter. Cependant, l'œil humain est extrêmement bon pour reconnaître les motifs et, peut-être encore plus important, pour identifier un motif inattendu. C'est pourquoi nous aimerions tester des signaux qui ont été précédemment classifiés par un algorithme d'apprentissage automatique et les comparer à la façon dont l'œil humain les classerait. En demandant aux volontaires d'examiner certaines de nos données, nous espérons tester davantage nos algorithmes. Qui sait, peut-être trouveront-ils des motifs lumineux étranges qui pourraient nous aider à en apprendre davantage sur IceCube et l'Univers dans son ensemble.

Qu'est-ce qu'un signal ou un événement ?

Les physiciens désignent une interaction détectée enregistrée par les capteurs d'IceCube comme un événement ou un signal. Cependant, ces interactions se produisent tout le temps, parfois si proches dans le temps qu'il est difficile de décider quand commencer et arrêter l'enregistrement, ou il peut y avoir plusieurs particules interagissant en même temps. Les IceCubers, comme sont appelés les collaborateurs d'IceCube, enregistrent un événement chaque fois que huit capteurs voisins reçoivent des lectures lumineuses dans une période de cinq microsecondes. Chaque jour, environ 250 millions d'événements sont enregistrés, soit environ 2600 par seconde ! Parmi eux se cachent quelques centaines d'événements causés par des neutrinos. Et une infime partie de ceux-ci sont des neutrinos venant directement de l'Univers extrême et lointain.

Quels sont les neutrinos ?

Les neutrinos sont des particules fondamentales (elles n'ont pas de parties internes comme les atomes qui ont des électrons, des protons et des neutrons par exemple), avec une très faible masse et sans charge électrique. En plus de la force gravitationnelle, les neutrinos interagissent faiblement mais ils ne ressentent pas la force nucléaire forte qui maintient les particules ensemble dans le noyau d'un atome, ni n'interagissent électromagnétiquement. Pour cette raison, bien que les neutrinos soient la deuxième particule la plus abondante connue dans l'Univers, ils ne peuvent être étudiés que de manière indirecte. Dans IceCube, nous détectons les neutrinos grâce à la lumière bleue émise par des particules chargées électriquement produites lorsqu'un neutrino frappe le noyau (et, à des énergies très élevées, un électron) d'un atome et produit d'autres particules, telles qu'un muon ou un électron. Il existe trois types de neutrinos connus : les neutrinos muoniques, les neutrinos électroniques et les neutrinos tau.

Quels sont les rayons cosmiques ?

Les rayons cosmiques sont des particules chargées à haute énergie qui proviennent de l'espace extérieur et voyagent à près de la vitesse de la lumière. La plupart d'entre eux sont des noyaux atomiques, principalement des protons, mais ils incluent également des électrons, des positrons et d'autres particules subatomiques. Lorsque ces particules entrent dans l'atmosphère, elles interagissent, produisant une pluie de particules secondaires dans l'air, dont certaines atteignent la surface de la Terre, y compris des muons et des neutrinos qui arrivent jusqu'à IceCube. On sait très peu de choses sur les origines ou les propriétés des rayons cosmiques de très haute énergie, en particulier ceux d'origine extragalactique. IceCube les étudie à la fois à travers les neutrinos de très haute énergie produits dans les mêmes environnements où les rayons cosmiques sont produits et à travers les muons et les neutrinos produits lorsque les rayons cosmiques interagissent avec l'atmosphère.

Pourquoi les neutrinos sont-ils importants ?

Il y a de nombreuses raisons pour lesquelles ils sont importants. Pour l'astrophysique, les neutrinos de haute énergie venant de l'extérieur de notre système solaire sont des messagers cosmiques idéaux. Ils voyagent principalement en ligne droite pointant vers leurs origines, et leurs propriétés nous permettent d'explorer les puissants processus physiques qui ont créé et continuent de nourrir les extrêmes de notre Univers.

Que sont les pistes dans IceCube ?

Lorsqu'un neutrino muonique interagit dans IceCube, il crée un muon comme particule secondaire. Le muon continue de se déplacer à travers le détecteur, produisant une piste de lumière en se déplaçant. Les pistes sont des motifs lumineux longs qui se déplacent dans une direction le long d'une ligne droite.

Que sont les muons ?

Les muons sont des particules chargées, très similaires aux électrons mais environ 200 fois plus lourds. Les muons d'IceCube sont relativistes, ce qui signifie qu'ils se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière.

Comment pouvez-vous savoir si un muon a été créé par un neutrino et non par un rayon cosmique ?

Alors que les neutrinos peuvent traverser la totalité de la Terre, les muons ne le peuvent pas. Donc, bien que les muons puissent descendre dans IceCube depuis le ciel au-dessus de l'Antarctique, seuls les muons provenant de neutrinos ayant traversé la Terre peuvent remonter depuis le bas d'IceCube. Les interactions des neutrinos dans la Terre produisent un muon capable de générer un signal dans le réseau IceCube.

Que sont les cascades ?

La cascade est un motif lumineux qui s'étend vers l'extérieur, créant des signaux plus sphériques dans le détecteur IceCube. Une cascade est une signature typique pour un neutrino électronique mais peut également être causée par d'autres interactions. Lorsque un neutrino électronique frappe un noyau, il se transforme en un électron qui interagit dans le détecteur, produisant une pluie de particules. Celles-ci voyagent également à des vitesses relativistes produisant la même lumière bleue que les muons. Cependant, elles interagissent également rapidement, produisant un motif lumineux relativement sphérique.

Que représentent les bulles colorées dans les images d'IceCube ?

Les bulles colorées dans les signaux d'IceCube représentent la quantité et la séquence temporelle de lumière détectée par les capteurs d'IceCube. Les bulles plus grandes indiquent que plus de lumière a été collectée. La couleur correspond à la progression du temps, changeant à travers les couleurs de l'arc-en-ciel à mesure que le temps passe, en commençant par le rouge pour les détections précoces jusqu'au vert/bleu pour les détections plus tardives.