Le mode nuit des smartphones devient de plus en plus impressionnant, permettant d’obtenir des images d’une grande qualité de détail avec pratiquement aucune lumière. Maintenant bien, ce que la science réalise est directement un autre niveau. Preuve en est cette photographie prise par une équipe de chercheurs au Japon. Comment prendre une photo du Soleil la nuit alors qu’il se trouve dans l’autre partie du monde? Regardant droit à travers le sol et visant les antipodes.
La photographie que nous voyons est impressionnante à bien des égards. En plus de montrer le soleil et d’être pris la nuit, Il a la particularité que toute la masse terrestre était impliquée entre la « caméra » et le soleil. En revanche, il n’a fallu ni plus ni moins de 500 jours pour terminer la photographie. Bien sûr, techniquement ce n’est pas une photographie, car les photons ne sont pas capturés mais des neutrinos.
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A moins que l’on ne mette des miroirs dans l’espace, photographier le soleil depuis un endroit du monde où il se trouve la nuit c’est pratiquement impossible. L’alternative consiste à imager autre chose que des photons, une méthode traditionnelle pour capturer une image en tenant compte des rayons lumineux. C’est ce qu’ils ont fait il y a plus de dix ans au laboratoire Super-Kamiokande au Japon.
Le Super-Kamiokande du Japon est le plus grand détecteur de neutrinos souterrain au monde. La construction a commencé au début des années 1990 et s’est achevée environ cinq ans plus tard. L’image du Soleil reflétée dans cet article est issue de ses premières expériences, un exploit d’ingénierie et de science.
Mais qu’est-ce qu’un neutrino exactement? Il s’agit de particules extrêmement petites et difficile à détecter en raison de sa (presque) absence de masse et de charge. Ce sont, par essence, de petits neutrons comme leur nom l’indique. Les installations de l’Observatoire des neutrinos de Sudbury au Canada et du Super-Kamiokande au Japon sont celles qui nous ont le plus aidés à comprendre ces particules au fil des ans.
La difficulté à détecter les neutrinos c’est parce qu’ils en ont à peine plus et qu’ils n’interagissent presque pas avec le reste des particules. Pour mettre les choses en contexte, un neutrino «des plus lourds» a un poids un milliard de fois plus petit qu’un atome d’hydrogène. En d’autres termes, un milliard de neutrinos aurait la masse d’un atome d’hydrogène. En revanche, vous traversez d’autres corps de l’univers et des matériaux sans pratiquement les affecter à cause de leur faible masse. Par conséquent, en l’absence d’instruments capables d’être suffisamment précis pour les détecter, il faut voir comment ils interagissent avec des éléments que l’on peut mesurer pour les détecter.
L’intérieur du Super-Kamiokande. Le Soleil est notre principale source de neutrinos et ceux-ci se produisent dans les processus et les réactions qui se produisent dans le noyau de l’étoile. Comme ils n’interagissent avec presque rien, ils quittent facilement le Soleil et nous atteignent également en traversant la Terre. Des millions de neutrinos traversent le corps humain chaque jour et cela ne nous affecte tout simplement pas.
Tout cela dit, ne signifie pas que les neutrinos sont impossibles à détecter, sinon nous ne saurions pas son existence. Des laboratoires comme le Super-Kamiokande au Japon le font grâce à de gigantesques détecteurs. Plus précisément, le Super-Kamiokande possède une piscine située à un kilomètre sous terre avec 50 000 tonnes d’eau et de très nombreux détecteurs de lumière.
Le Soleil vu avec les neutrinos. Le système de coordonnées dans lequel le Soleil est au centre est utilisé. La partie jaune montre qu’il y a de nombreux événements venant de cette direction, montrant ainsi que les neutrinos proviennent bien du Soleil. Quand les neutrinos traversent la masse d’eau complètement calme, interagissent parfois brièvement avec les électrons dans l’eau. Cette interaction fait que les électrons accélèrent et se déplacent plus rapidement que la vitesse de la lumière dans l’eau. Grâce à la présence de détecteurs de lumière et d’amplificateurs, il est possible d’enregistrer ces agitations des électrons dans l’eau et de comprendre qu’un neutrino est passé par là. Il est connu sous le nom de rayonnement Cherenkov.
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De là, il s’agit d’être patient, les chercheurs a enregistré l’accélération des électrons dans l’eau pendant 503 jours pour pouvoir se former une image de l’origine des neutrinos. Résultat? Essentiellement l’origine des neutrinos qui ont été enregistrés et qui proviennent en fait du noyau du Soleil, nous donnant ainsi une image du Soleil alors même qu’il était aux antipodes du Japon à cette époque.
Via | Steve Stewart-Williams
Plus d’informations | Super-Kamiokande et NASA
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