Chronique des infinis : Les nouveaux Tournesol

Le professeur Tournesol, probablement un des savants les plus connus au monde et grand ami de Tintin, fait sa première apparition dans Le Trésor de Rackham le Rouge. Cet inventeur et physicien, qui amènera plus tard Tintin sur la Lune, est librement inspiré d'Auguste Piccard, professeur à l'Université Libre de Bruxelles.

Auguste Piccard, brillant physicien ayant côtoyé notamment lors des Conseils Solvay, Marie Curie, Albert Einstein et tous les autres pionniers de la physique subatomique moderne, est reconnu comme étant le premier homme à aller dans l'espace tentant un vol stratosphérique dès 1929, avant d'explorer les abysses à bord d'un bathyscaphe. Un record de plongée, à 10 916 mètres sous la surface de la mer, sera établi en 1960 grâce à ses recherches.

Hergé et Tournesol furent donc à nouveau visionnaires en envoyant Tintin au fond des mers vingt ans auparavant…

Revenons à Piccard et à ses explorations de l'extrême. Le but de ses recherches était d'étudier le rayonnement cosmique dans les airs et au fond de la mer afin de mieux comprendre notre univers.

Près d'un siècle plus tard, cette quête continue et s'intensifie même depuis une décennie dans les abysses. Le professeur Antoine Kouchner, vice-président aux relations internationales à l'Université Paris Cité et porte-parole de la collaboration scientifique ANTARES, nous emmène découvrir le monde des Piccard et Tournesol modernes.

Antoine Kouchner (AK) : ANTARES est le premier “télescope” à neutrino sous-marins mis en fonctionnement dans les abysses méditerranéens. Il est destiné à l’observation du ciel antipodal, c'est-à-dire celui de l’hémisphère opposé à celui où il se situe, au moyen de particules élémentaires appelées neutrinos qui sont capables de traverser la Terre. ANTARES est une grande infrastructure de recherche puisque le télescope est composé de douze “lignes de détection” longues de 450 m, ancrées à 2500 m de fond, et distantes d’une petite centaine de mètres l’une de l’autre. Chacune des lignes comprend des grappes de photodétecteurs capables de repérer la lumière produite à l’issue de l’interaction de neutrinos aux alentours de l'instrument. L’alimentation du détecteur et la transmission à terre des données sont assurées par un câble principal d’une quarantaine de kilomètres, connecté à une boîte de jonction. Celle-ci est reliée à chacune des lignes de détection par des câbles dont les branchements sont précisément assurés par des sous-marins plus ou moins analogues au bathyscaphe. Le plus semblable est le Nautile, fameux sous-marin de l’Ifremer, qui a notamment servi à l’exploration de l’épave du Titanic. D’autres sous-marins non habités, contrairement au bathyscaphe de Piccard et au Nautile, sont aussi utilisés.

Une des particularités des neutrinos est que ce sont des particules que rien ne perturbe. C’est un avantage pour l’astronomie : elles voyagent en ligne droite, sans être déviées par les champs magnétiques, et peuvent venir des confins de l’Univers. Mais ce caractère élusif constitue aussi un obstacle. Ainsi, la taille pourtant déjà conséquente d’ANTARES est insuffisante : ANTARES fait en réalité figure de prototype. Mais son exploitation a été plus que satisfaisante : ANTARES a fait la démonstration de la possibilité d’instrumenter le fond des océans pour ouvrir une nouvelle fenêtre d’exploration de l’Univers, tout en surveillant les abysses. Il a en outre obtenu des premiers résultats scientifiques qui seront à confirmer par son successeur, comme la détection d’un signal Galactique qui témoigne de l’accélération et de la propagation de noyaux atomiques dans la Voie Lactée. Mais ceci ne constitue qu’un exemple. Plus d’une centaine d’articles ont été publiés. L’exploitation scientifique d’ANTARES a permis à une centaine de doctorants dans plusieurs pays de soutenir des travaux de thèse.

Le succès technologique d’ANTARES a poussé la collaboration internationale qui en exploite les données à concevoir et construire des instruments de nouvelle génération. Deux buts scientifiques distincts sont désormais poursuivis sur deux sites différents. Au large de la Sicile, ARCA, la branche sensible aux hautes énergies de KM3NeT, surpasse déjà ANTARES en termes de volume et pourra observer les neutrinos galactiques et extragalactiques avec une précision inégalée. Au final, le détecteur comprendra 230 lignes hautes de 700 m. Au large de Toulon, ANTARES fait place libre au détecteur ORCA, sous-détecteur de KM3NeT sensible à de plus basses énergies et destiné à l’étude des propriétés intrinsèques des neutrinos qui pourraient être liées à la prévalence dans l’univers de la matière sur l’antimatière. ORCA sera plus petit en volume qu’ANTARES, mais plus dense. Dans quelques années, les abysses méditerranéens abriteront donc deux des détecteurs de neutrinos complémentaires qui cherchent à répondre à des questions fondamentales en physique et établissent un lien entre astrophysique et physique des particules.

Les cellules de détection d’ANTARES, comme celles de son successeur KM3NeT, prennent des données en continu et assurent donc une surveillance non-stop des conditions environnementales. Elles sont sensibles à la lumière dans le domaine visible et dans l’ultra-violet. Elles révèlent une activité intense en partie liée à des bio-organismes luminescents. A de rares moments, les détecteurs sont aveuglés par des flashs lumineux émis par la faune alentour. On n’est donc pas très loin de ce qu’a pu imaginer Hergé. Toutefois, la majorité de la bioluminescence enregistrée par nos détecteurs provient d’organismes microscopiques, comme des bactéries, et non pas de “monstres” marins. Si les visiteurs sont rares, les récepteurs acoustiques installés sur les lignes de détections – principalement utilisés pour connaître l’emplacement des détecteurs, qui se balancent lentement au gré des courants – permettent de repérer les baleines, dauphins et autres cétacés qui plongent depuis la surface à la recherche de nourriture. Mais ces passages ne sont que transitoires. De fait, les fonds abyssaux dans lesquels sont ancrés nos détecteurs s’apparentent davantage à un désert de sable qu’à une forêt aquatique…

Merci au professeur Kouchner pour cette expédition aux fonds des mers !