jeudi 9 mai 2013

Après un éclair tonitruant de gammas, un tonnerre lumineux de neutrinos?

Annonce d'un événement astrophysique exceptionnel ... à la vitesse de la lumière 
A propos de l'éclair tonitruant* associé au très récent sursaut gamma (Gamma Ray Burst en anglais soit littéralement bouffée de rayons gamma) baptisée pour l'occasion GRB130427A  on peut lire :   
A propos de l'absence (pour le moment?) de détection d'un tonnerre lumineux** de neutrinos corrélés au sursaut gamma précédent : il faut lire http://gcn.gsfc.nasa.gov/gcn3/14520.gcn3.
Pour en savoir plus sur cet événement scientifique en cours et suivre l'excitation autour de ce phénomène astrocataclysmique rare (une possible supernova de type II qui tire ses plus beaux feux ou jets de particules dans la direction de la Terre à plus de trois milliard d'années lumière, excusez du peu ...) :

// Ajout du 12/05


Mise au point
Le début de ce billet a été écrit sous le coup de l'enthousiasme et dans des conditions un peu précaire sur un smart-phone entre deux randonnées le long de la côte bretonne aussi le texte initial a été un peu remanié pour éviter au lecteur un excès de maladresses. Voici quelques explications, éléments d'informations et idées complémentaires.
* Par "tonitruant" le blogueur entendait le rapide écho sur la cybersphère de cet événement et l’extrême énergie des photons détectés.
** l'adjectif lumineux fait référence au fait que les neutrinos peuvent être détectés par le rayonnement Cerenkov que leur passage produit dans la matière.
Pour disposer d'un contenu scientifique de qualité en français (mais qui ne parle pas des neutrinos malheureusement) il aura fallu attendre quelques jours de plus :
http://drericsimon.blogspot.fr/2013/05/GRB-130427A.html
Le blogueur a aussi découvert à cette occasion que le fameux site Astronomy Picture of the Day a une version en français (onglet APOD) incluse dans le site Ciel des Hommes, lequel a évoqué le sursaut gamma le mercredi 8 mai : http://www.cidehom.com/apod.php?_date=130508

Quid de la vitesse des neutrinos?
L'image de l'éclair et du tonnerre que nous avons choisie pour le titre du billet fait naturellement référence à l'expérience simple qui consiste à mesurer le décalage temporel entre la réception des ondes lumineuses et sonores produites simultanément lors des violentes décharges électriques qui caractérisent les orages.
En écho à ce phénomène de retard temporel, le blogueur ne peut s'empêcher de profiter de l'occasion pour calculer l'hypothétique avance de neutrinos supraluminiques qui auraient été produits en concomitance avec les photons gamma de GRB130427A et qui auraient parcouru la même distance astronomique de 3,8 milliard d'années de lumière en voyageant à la vitesse calculée il y a deux ans lors d'une expérience de physique très médiatisée (qui s'est révélée erronée). Rappelons que cette expérience avait annoncé avoir mesuré, pour des neutrinos ayant parcouru environ 730 km, une avance de 60 nanosecondes sur le temps de propagation des photons. Il est amusant de constater qu'à cause de l'immense distance qu'ils auraient parcourue, des neutrinos  supraluminiques corrélés à GRB130427A seraient arrivés plus de 88 mille ans avant les rayons gamma! Il n'est pas étonnant dans ces conditions que le détecteur de neutrinos IceCube n'ait rien vu ;-)

// Ajout du 19/05

Y a-t-il effectivement un déficit de neutrinos (galactiques ou extragalactiques)?
Plus sérieusement l'absence de neutrinos dans ce contexte nous a incité à interroger un autre blogueur, en l'occurrence Eric Simon qui nous a - comme à son habitude - aimablement répondu! Voici notre échange de ce jour, que l'on peut aussi retrouver dans les commentaires d'un billet où il évoque une autre nouvelle récente importante, la détection des deux neutrinos les plus énergétiques jamais observés à ce jour (ayant des énergies de l'ordre du péta-électronvolt, ils ont été malicieusement baptisés Bert et Ernie). 
cb : Pensez vous par ailleurs qu'il y ait une chance que de nouveaux neutrinos très énergétiques corrélés au sursaut gamma GRB 130427A soient aussi détectables par Icecub?

Dr Eric Simon : La collaboration IceCube a annoncé il y a quelques jours la détection de 26 autres neutrinos très énergétiques dans les données enregistrées entre 2010 et 2012, de l'ordre du ou de la dizaine de TeV, qui ont une provenance extra galactique à une très forte probabilité, tout comme Bert et Ernie.
En ce qui concerne d'éventuels neutrinos énergétiques en coïncidence avec GRB 130427A, IceCube a émis un communiqué que vous pouvez lire ici
La conclusion est qu'aucun neutrino d'énergie supérieure à 1 TeV n'a été observé en coïncidence avec l'émission du GRB et dans sa direction...
(IceCube est sensible aux neutrinos d'énergie supérieure à environ 100 GeV).

cb : Peut-on déjà rapprocher cette absence de détection de neutrinos corrélés GRB130427A à un précédent défaut de neutrinos astrophysiques lié aux sursauts gamma lequel est discuté dans cet article  par la collaboration Icecube? Nous aurions ainsi un nouveau type de déficit de neutrinos - astrophysiques cette fois (et non solaires)! Reste que si la description de la production des neutrinos au coeur du soleil a atteint le stade de l'astrophysique nucléaire de précision, je crois qu'on ne peut pas en dire autant pour la physique des bouffées de rayons gamma si on en juge par les débats autour des mécanismes possibles de ces phénomènes (astrocataclysmiques?).
Quoiqu'il en soit, ces événements récents me confortent dans l'idée que les vrais rois de la physique des astroparticules sont bien les neutrinos, la matière noire n'étant encore pour le moment qu'un paramétrage de l'inconnu, l'un des paramètres de nos modèles cosmologiques encore trop primitifs même si (parce que?) ils sont très (encore trop?) compliqués ...

Dr Eric Simon : Il y a effectivement un déficit de neutrinos galactiques ou extragalactiques... IceCube en détecte beaucoup trop peu par rapport à ce prédisent les modèles de GRB. Il faut se rappeler qu'en moyenne, nos chers satellites gamma détectent un GRB par jour!...
Ensuite, pour savoir si ce sont les modèles astro ou la physique des neutrinos qui ne sont pas correctement décrits, il faut continuer à chercher...

Et qu'en est-il des (autres) rayons cosmiques issus de GRB 130427A que nous pourrions détecter?
A suivre ... Qui sait si AMS 02, le plus gros détecteur de particules dans le ciel ne vas pas en capturer?
En attendant notre lecteur peut toujours découvrir dans ce billet (écrit quelques jours avant la détection du sursaut gamma) les débats autour de la modélisation physique de ce phénomène.

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