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La masse de la Terre estimée grâce aux neutrinos atmosphériques
Actualités

La masse de la Terre estimée grâce aux neutrinos atmosphériques

Les ondes sismiques ont jusqu'ici été le principal outil des géophysiciens pour étudier la structure interne de la Terre. La vitesse de propagation de ces ondes dépend notamment de la densité des matériaux qu’ils traversent, ce qui permet de déterminer par exemple la taille du noyau, du manteau et de la croûte terrestre. Andrea Donini et ses collègues, de l’université de Valence, en Espagne, ont expérimenté une autre méthode, fondée sur les neutrinos – des particules qui interagissent très peu avec la matière –, pour sonder l’intérieur de la planète. En exploitant les données de l’expérience IceCube, installée au pôle Sud et principalement dédiée à l’étude du cosmos via les neutrinos, les chercheurs ont fait la démonstration que cette méthode sera, d’ici une dizaine d’années, en mesure de livrer des estimations de certaines caractéristiques de la Terre.

L’idée d’utiliser des neutrinos pour sonder l’intérieur de la Terre avait été proposée dès les années 1970. Il existe plusieurs façons d’exploiter à cette fin les neutrinos, selon leur origine. Dans les années 1980, les physiciens Sheldon Glashow, Lawrence Krauss et David Schramm avaient proposé de mesurer les neutrinos de faible énergie émis par la radioactivité naturelle du manteau et de la croûte terrestre. L’idée a été mise en application ces dernières années par les expériences Borexino, en Italie, et KamLAND, au Japon.

En 2008, Concha González-García, de l’université de Barcelone, et ses collègues ont proposé d’utiliser d’autres neutrinos : ceux produits par les rayons cosmiques qui bombardent en permanence la haute atmosphère terrestre. Lorsqu’une de ces particules de très haute énergie percute une molécule de l’atmosphère, de nombreuses autres particules sont créées, dont des neutrinos dits atmosphériques. Ceux qui se dirigent vers le sol pénètrent dans la planète et, le plus souvent, la traversent. Les détecteurs de l’expérience IceCube captent une infime fraction de ces neutrinos et  estiment leur énergie et leur direction d’origine.

Or ces paramètres conditionnent ce qui advient à un neutrino produit dans l’atmo­sphère. En effet, la probabilité d’inter­action d’un neutrino avec la matière, très faible en général, dépend de son énergie. Par exemple, les neutrinos de très haute énergie ont plus de chance d’inter­agir, donc d’être stoppés quelque part dans le manteau terrestre. Le flux des neutrinos d’énergie supérieure à 10 000 gigaélectronvolts s’en trouve sensiblement réduit. À l’inverse, pour des neutrinos de plus basse énergie, de moins de 1 000 gigaélectronvolts, le flux n’est pas perturbé.

Il faut ensuite considérer la géométrie et la composition de la Terre. Un neutrino formé à l’antipode d’IceCube aura un parcours particulièrement long à l'intérieur du globe terrestre et traversera le noyau, très dense : il aura donc plus de chances d’être absorbé qu’un neutrino arrivant en biais, dont le trajet au sein de la Terre est plus court et ne passe pas nécessairement par le noyau.

À partir des données enregistrées par IceCube entre 2011 et 2012, les trois chercheurs ont déterminé le flux de neutrinos détectés en fonction de leur énergie et de l’angle d’incidence. Grâce à ces mesures et en se fondant sur un modèle simplifié de la structure de la Terre, qui représente celle-ci comme un oignon à cinq couches de densités constantes, ils ont estimé la densité de chaque couche. Cela leur a permis de calculer la masse de la Terre (6,0 × 1024 kilogrammes), celle du noyau et le moment d’inertie de la planète. Les résultats sont en accord avec les valeurs établies par d’autres méthodes, si ce n’est que les incertitudes sur les estimations obtenues par cette nouvelle approche sont encore très grandes (supérieures à 20 %).

Mais Andrea Donini et ses collègues ont ainsi fait la démonstration du bien-fondé de cette méthode pour étudier l’intérieur de la Terre. Ils espèrent maintenant déterminer par exemple la position de la frontière entre le noyau et le manteau. Pour réduire les incertitudes sur les mesures, il sera néanmoins indispensable d’accumuler bien plus de données, l’équivalent de 10 à 15 ans d'observations de IceCube et du projet en cours de construction en mer Méditerranée, KM3NeT.


Source : Pour la science
Crédit : Observatoire des neutrinos IceCube

Les détecteurs de l’expérience IceCube plongent à plus de un kilomètre dans la glace du pôle Sud. Ils ne captent pas directement les neutrinos, mais la lumière produite par le passage de particules chargées émises lorsqu’un neutrino interagit avec la matière.

La masse de la Terre estimée grâce aux neutrinos atmosphériques Actualités

La masse de la Terre estimée grâce aux neutrinos atmosphériques

Les ondes sismiques ont jusqu'ici été le principal outil des géophysiciens pour étudier la structure interne de la Terre. La vitesse de propagation de ces ondes dépend notamment de la densité des matériaux qu’ils traversent, ce qui permet de déterminer par exemple la taille du noyau, du manteau et de la croûte terrestre. Andrea Donini et ses collègues, de l’université de Valence, en Espagne, ont expérimenté une autre méthode, fondée sur les neutrinos – des particules qui interagissent très peu avec la matière –, pour sonder l’intérieur de la planète. En exploitant les données de l’expérience IceCube, installée au pôle Sud et principalement dédiée à l’étude du cosmos via les neutrinos, les chercheurs ont fait la démonstration que cette méthode sera, d’ici une dizaine d’années, en mesure de livrer des estimations de certaines caractéristiques de la Terre.

L’idée d’utiliser des neutrinos pour sonder l’intérieur de la Terre avait été proposée dès les années 1970. Il existe plusieurs façons d’exploiter à cette fin les neutrinos, selon leur origine. Dans les années 1980, les physiciens Sheldon Glashow, Lawrence Krauss et David Schramm avaient proposé de mesurer les neutrinos de faible énergie émis par la radioactivité naturelle du manteau et de la croûte terrestre. L’idée a été mise en application ces dernières années par les expériences Borexino, en Italie, et KamLAND, au Japon.

En 2008, Concha González-García, de l’université de Barcelone, et ses collègues ont proposé d’utiliser d’autres neutrinos : ceux produits par les rayons cosmiques qui bombardent en permanence la haute atmosphère terrestre. Lorsqu’une de ces particules de très haute énergie percute une molécule de l’atmosphère, de nombreuses autres particules sont créées, dont des neutrinos dits atmosphériques. Ceux qui se dirigent vers le sol pénètrent dans la planète et, le plus souvent, la traversent. Les détecteurs de l’expérience IceCube captent une infime fraction de ces neutrinos et  estiment leur énergie et leur direction d’origine.

Or ces paramètres conditionnent ce qui advient à un neutrino produit dans l’atmo­sphère. En effet, la probabilité d’inter­action d’un neutrino avec la matière, très faible en général, dépend de son énergie. Par exemple, les neutrinos de très haute énergie ont plus de chance d’inter­agir, donc d’être stoppés quelque part dans le manteau terrestre. Le flux des neutrinos d’énergie supérieure à 10 000 gigaélectronvolts s’en trouve sensiblement réduit. À l’inverse, pour des neutrinos de plus basse énergie, de moins de 1 000 gigaélectronvolts, le flux n’est pas perturbé.

Il faut ensuite considérer la géométrie et la composition de la Terre. Un neutrino formé à l’antipode d’IceCube aura un parcours particulièrement long à l'intérieur du globe terrestre et traversera le noyau, très dense : il aura donc plus de chances d’être absorbé qu’un neutrino arrivant en biais, dont le trajet au sein de la Terre est plus court et ne passe pas nécessairement par le noyau.

À partir des données enregistrées par IceCube entre 2011 et 2012, les trois chercheurs ont déterminé le flux de neutrinos détectés en fonction de leur énergie et de l’angle d’incidence. Grâce à ces mesures et en se fondant sur un modèle simplifié de la structure de la Terre, qui représente celle-ci comme un oignon à cinq couches de densités constantes, ils ont estimé la densité de chaque couche. Cela leur a permis de calculer la masse de la Terre (6,0 × 1024 kilogrammes), celle du noyau et le moment d’inertie de la planète. Les résultats sont en accord avec les valeurs établies par d’autres méthodes, si ce n’est que les incertitudes sur les estimations obtenues par cette nouvelle approche sont encore très grandes (supérieures à 20 %).

Mais Andrea Donini et ses collègues ont ainsi fait la démonstration du bien-fondé de cette méthode pour étudier l’intérieur de la Terre. Ils espèrent maintenant déterminer par exemple la position de la frontière entre le noyau et le manteau. Pour réduire les incertitudes sur les mesures, il sera néanmoins indispensable d’accumuler bien plus de données, l’équivalent de 10 à 15 ans d'observations de IceCube et du projet en cours de construction en mer Méditerranée, KM3NeT.


Source : Pour la science
Crédit : Observatoire des neutrinos IceCube

Les détecteurs de l’expérience IceCube plongent à plus de un kilomètre dans la glace du pôle Sud. Ils ne captent pas directement les neutrinos, mais la lumière produite par le passage de particules chargées émises lorsqu’un neutrino interagit avec la matière.

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .

17 - Charente Maritime

►A partir du 19 septembre

EXPOSITION
"PARURES ET MOTIFS DE LA PRÉHISTOIRE"

Fruit d’un projet mené avec deux classes de seconde en arts plastiques, l’exposition Archéofictions propose une relecture créative et sensible de la Préhistoire. Entre art et archéologie, Archéofictions invite à redécouvrir les parures et motifs de nos ancêtres, mêlant fiction, création contemporaine et savoir scientifique. 

Le Paléosite
Route de la Montée Verte 
17770 Saint-Césaire
05 46 97 90 90
https://paleosite.fr

2B - Haute-Corse

►Jusqu'au 20 décembre

EXPOSITION
"FEMIN’ISULA"

L’exposition retrace, de la préhistoire à nos jours, le rôle des femmes dans la société insulaire et leur marche vers l’émancipation voire les combats féministes. Le parcours riche de près de 300 oeuvres est argumenté et illustré par des portraits de femmes méconnues ou célèbres qui ont participé à l’évolution de la place des femmes dans la société insulaire.

Musée de Bastia
Place du donjon
La Citadelle
20200 Bastia
https://musee.bastia.corsica

33 - Gironde

►Jusqu'au 31 décembre

EXPOSITION GUSTAVE EIFFEL

Gustave Eiffel dont sa fameuse Tour et toutes ses réalisations de chantiers en France et dans le Monde, appuyé sur l’Exposiiton universelle  de 1889. A l’occasion de notre concours, nous avons reçu 107 œuvres de Tour Eiffel réalisées par les Amis du Musée qui sont exposées dans nos vitrines. Venez-vous plonger dans l’univers de Gustave Eiffel et sa vie trépidante.

Musée des Techniques
5 rue de Balambits
33640 Beautiran
05 57 97 75 11 / 06 07 74 03 76
http://villamaglya.fr

34 - Hérault

►Jusqu'au 1er mars

EXPOSITION
"IMMERSION URBAINE"

Exposition collective et évolutive réunissant plus de 18 artistes. Autour du thème de la récupération, du recyclage et de l’upcycling, chaque artiste construit à partir de cloisons de récupération et d’éléments de cinéma, pour créer un univers singulier. Présente à l’intérieur et aux extérieurs du musée, l'exposition offre aux visiteurs une expérience artistique renouvelée à chaque visite.

Musée Parcelle473
425 avenue frères Buhler
34080 Montpellier
06 66 02 69 29
www.parcelle473.com

38 - Isère

►Jusqu'au 30 mars 2026 

EXPOSITION
"PEINDRE LA LUMIÈRE, DE LA MAQUETTE AU VITRAIL"

Arcabas (1926-2018) s’est intéressé toute sa vie au vitrail qu’il abordait en tant que peintre avant tout. De l'expérience fondatrice de l'église Saint-Hugues aux dernières réalisations du Sacré-Cœur de Grenoble et de Saint-Christophe-sur-Guiers, l’exposition met l’accent sur les maquettes créées par Arcabas et la façon dont elles ont été traduites par les maitres verriers.

Musée arcabas en Chartreuse
Eglise de Saint-Hugues
38380 Saint-Pierre-de-Chartreuse
04 76 88 65 01
https://musees.isere.fr

41 - Loir-et-Cher

►Jusqu'au 4 janvier 2026

"NOËL ROYAL DANS LES CHÂTEAUX"

Chaque année les châteaux de Blois, Chambord, Cheverny et Chaumont-sur-Loire se mettent sur leur 31 pour vous émerveiller en décembre pendant les fêtes de Noël.
Chaque château son thème, ce qui en fait des visites singulières et inoubliables. Pour ne pas faire de choix, prenez le Pass Châteaux spécial Noël pour visiter 3 châteaux à 45 € ou 4 châteaux 61 €.

Office de tourisme Blois Chambord - Val de Loire
5 rue de la voûte 
41000 Blois
02 54 90 41 46
www.bloischambord.com

42 - Loire

►Le 6 décembre 

ATELIERS TEXTILES DE NOËL

Et si vous optiez pour des décorations textiles pour orner votre sapin de Noël ? Le musée vous propose pour la première fois des ateliers créatifs pour préparer les fêtes de fin d'année :
Pour les enfants : création d'un sapin en tissus - Pour les adultes : création d'une boule de Noël textile.
Samedi 6 décembre à 14h30. Réservation obligatoire. Tarif : 5 € par personne.

Musée du tissage et de la soierie
125 Place Vaucanson 
42510 Bussières
04 77 27 33 95
www.museedutissage.com

52 - Haute-Marne

►Jusqu'au 19 avril 2026

EXPOSITION 
"175 ANS DE CRÉATION BRASSICOLEÀ SAINT-DIZIER"

La brasserie du fort carré a été un des fleurons économiques de Saint-Dizier. En activité de 1796 à 1955, elle marqué le paysage urbain de la ville, et est à l’origine de la construction de la Tour Miko. Des techniques de productions de la bière, au nombreux objets publicitaires, l’exposition retracera l’histoire d’une brasserie restée dans les mémoires.

Musée de Saint-Dizier
17 rue de la Victoire 
52100 Saint-Dizier
03 25 07 31 50
www.saint-dizier.fr

63 - Puy de Dôme

►Jusqu''au 1er mars 2026

EXPOSITION 
"LE MOBILIER BIJOU" DE GUILLAUME PIÉCHAUD"

Découvrez l’importante rétrospective consacrée à cet artiste unique qui regroupe un ensemble inédit d’œuvres et d’objets personnels retraçant son riche parcours, des ateliers de bijouteries à la confection de mobilier monumental. De nombreuses animations pour les enfants en lien avec l'univers du designer Guillaume Piéchaud sont disponibles durant les vacances d'automne !

Musée Mandet
14 rue de l’Hôtel de Ville
63200 Riom
04 73 38 18 53
www.rlv.eu/decouvrir/musees/musee-mandet-1

67 - Bas-Rhin

►Jusqu'au 4 janvier 2026

EXPOSITION "HAPPY CRISTAL – DUEL DE NOËL !"
MUSÉE LALIQUE

Chaque année, Happy Cristal est un rendez-vous pour découvrir des mises en scène originales où les objets prennent vie. En 2025, les visiteurs pourront choisir entre deux propositions esthétiques très différentes. D’un côté, un Noël scandinave, blanc, lumineux et très lié à la nature. De l’autre côté, un Noël très coloré, inspiré des traditions nord-américaines. 

Musée Lalique
40 rue du Hochberg
67290 Wingen-sur-Moder
03 88 89 08 14
www.musee-lalique.com

68 - Haut-Rhin

►Jusqu'au 1er mars 2026

EXPOSITION
"STRUCTURES EN DÉRIVE"

La Fondation Fernet-Branca présente Structures en dérive, une exposition réunissant neuf artistes aux pratiques photographiques et transdisciplinaires.
L’exposition explore la photographie comme terrain d’expérimentation, entre approche documentaire et poétique.

Fondation Fernet-Branca
2 rue du Ballon
68300 Saint-Louis 
03 89 69 10 77
www.fondationfernet-branca.org

►Jusqu'au 31 décembre

EXPOSITION
"JOUSTRA"

Après les jouets Playmobil®, c'est une marque plus locale qui vient investir La Nef des Jouets : Joustra. Contraction de "JOUets de STRAsbourg", connaissant son pic de popularité dans les années 1950 et 1960 (jouets mécaniques, jouets téléguidés puis radiocommandés, voitures, grues, engins de chantier, bateaux, jeux scientifiques puis plus tard le célèbre télécran…).

La Nef des Jouets
12 rue Jean Jaurès
68360 Soultz
03 89 74 30 92
www.ville-soultz.fr

75 - Paris

►Jusqu'au 14 décembre 

EXPOSITION
"PAULA PADANI. LA DANSE MIGRANTE : HAMBOURG, TEL-AVIV, PARIS"

L’exposition retrace le parcours méconnu de la danseuse Paula Padani (1913-2001) à travers plus de 250 photographies, affiches, documents et costumes. Par sa vision du mouvement comme force de vie, par sa capacité de rebond entre plusieurs pays et cultures, elle aura frayé de nouvelles routes pour son art et joué un rôle pionnier dans l’émergence de la danse contemporaine israélienne. 

Musée d’art et d’histoire du Judaïsme
71 rue du Temple
75001 Paris
01 53 01 86 53
www.mahj.org

►Jusqu'au 4 janvier 2026

EXPOSITION 
"ÇA CHAUFFE CHEZ LES SCIENTIFIQUES" 

Les scientifiques sont les premiers, depuis des années, à nous alerter sur l’urgence climatique. Pourtant, la recherche est loin d’être écologique ou durable ! Comment concilier production de connaissances et responsabilité environnementale ? Et quel sens donner à cette mission dans un monde en pleine crise ? Pour y répondre, Julien Bobroff et l’équipe de "La Physique Autrement" vous présentent l'exposition "Ça chauffe les scientifiques".  

Musée des Arts et Métiers
60 rue Réaumur
75003 Paris
01 53 01 82 63
www.arts-et-metiers.net

►Du 17 décembre au 10 janvier 2027

ZEUS, LE CHEVAL MÉTALLIQUE AU MUAM !

Le musée accueille sur son parvis le cheval métallique Zeus, œuvre monumentale qui a marqué les esprits lors de la cérémonie d’ouverture des Jeux Olympiques et Paralympiques de Paris 2024.
Du 17 décembre 2025 au 29 mars 2026, dans le chœur de l’église Saint-Martin-des-Champs du MuAM, une exposition exceptionnelle intitulée "Zeus, chef-d’œuvre d’artisans" retrace la genèse et la fabrication de cette œuvre.

Musée des Arts et Métiers
60 rue Réaumur
75003 Paris
01 53 01 82 63
www.arts-et-metiers.net

►Jusqu'au 28 février 2026

EXPOSITION
"CLEMENCEAU ET LA GRÈCE"

Cette exposition met en lumière la relation profonde et inspirante que Georges Clemenceau a entretenue avec l’Hellade tout au long de sa vie. Cette passion, née de son éducation, a marqué sa carrière politique et sa vision du monde ainsi que son engagement pour la démocratie et la culture.

Musée Clemenceau
8 rue Benjamin Franklin
75116 Paris
01 45 20 53 41
https://musee-clemenceau.fr

►Jusqu'au 8 mars 2026

EXPOSITION
"DENISE BELLON. UN REGARD VAGABOND"

Le mahJ présente la première rétrospective à Paris, rassemblant près de 300 photographies, objets, lettres et publications, consacrée à Denise Bellon (1902-1999). Photographe humaniste, pionnière du photojournalisme et compagne de route des surréalistes, son œuvre singulière et méconnue court des années 1930 aux années 1970.

 Musée d’art et d’histoire du Judaïsme
71 rue du Temple
75001 Paris
01 53 01 86 53
www.mahj.org

►Jusqu'au 17 mai 2026

EXPOSITION "FLOPS" 

Échec, bide, raté, fiasco… on estime que neuf innovations sur dix échouent et les raisons de la galère ne sont pas toujours évidentes ! En explorant les "bides" comme les trajectoires de réussites inattendues, l’exposition Flops-?! propose une lecture bienveillante de l’échec et ouvre la voie à une découverte singulière des collections du MuAM – Musée des Arts et Métiers.  

Musée des Arts et Métiers
60 rue Réaumur
75003 Paris
01 53 01 82 63
www.arts-et-metiers.net

►Jusqu'au 31 juillet 2026

EXPOSITION
"L’ÉTOFFE DES RÊVES"

Le vent de l’Art Brut et du surréalisme soufflera sur les 300 œuvres des 36 artistes réunis dans tout l’espace de la Halle Saint Pierre. "L’Étoffe des rêves" est le fruit d’une collaboration entre la Halle Saint Pierre et le Centre international du surréalisme et de la Citoyenneté mondiale à Saint-Cirq-Lapopie.

Halle Saint Pierre
2 rue Ronsard
72018 Paris
01 42 58 72 89
www.hallesaintpierre.org

84 - Vaucluse

►Jusqu'en mars 2026

JEUX DE PISTE DE NOËL

Les jeunes visiteurs sont invités à parcourir le Château à travers un jeu de piste spécialement conçu pour les vacances de Noël, une aventure ludique et familiale.

Château de Lourmarin
2 avenue Laurent Vibert
84160 Lourmarin
04 90 68 15 23
www.chateaudelourmarin.com

►Jusqu'au 4 janvier 2026

EXPOSITION
"C'EST ICI"

L'exposition "C'est ici" réunit des oeuvres des XIXe et XXe siècles issues de collections particulières et du Musée Vouland et propose un parcours placé sous le signe du "local" et de la curiosité.

Musée Louis Vouland
17 rue Victor Hugo
84000 Avignon
04 90 86 03 79
www.vouland.com

►Jusqu'au 4 janvier 2026

EXPOSITION
"C'EST BRODÉ"

35 tableaux "à l'aiguille" sont exposés en contrepoint des tapisseries et des peintures présentées au musée. Réunis par Chantal et Dominique Dekester entre 1990 et 2010, ces objets sensibles, souvent anonymes, expriment dévotion ou amour. Ils témoignent d'un art d'agrément qui mêle broderie et peinture, de la place des travaux d’aiguille dans l’éducation des jeunes filles et des activités au sein des institutions religieuses. 

Musée Louis Vouland
17 rue Victor Hugo
84000 Avignon
04 90 86 03 79
www.vouland.com

►Jusqu'en mars 2026

EXPOSITION
"Les VOYAGES"

L'exposition Centenaire Robert Laurent-Vibert : Les Voyages donne un aperçu de l'héritage de Laurent-Vibert à travers sa collection privée sur le thème du voyage. 

Château de Lourmarin
2 avenue Laurent Vibert
84160 Lourmarin
04 90 68 15 23
www.chateaudelourmarin.com

87 - Haute-Vienne

►Jusqu'au 20 décembre

EXPOSITION
"OCEAN, LE PAPIER FAIT DES VAGUES"

Prenez une grande inspiration et plongez dans l'univers mystérieux des océans, à la découverte des œuvres incroyables d'une dizaine d'artistes papier. Une occasion idéale de s'émerveiller tout en se sensibilisant à la richesse et la fragilité de ces écosystèmes.

Le Moulin du Got
Le Pénitent
87400 St Léonard-de-Noblat
05 55 57 18 74
www.moulindugot.com

88 - Vosges

►Les 6 & 7 décembre

"PÉTANQUE DES PLANÈTES"
MAISON DU BAILLI

Venez pointer, tirer… et (re)découvrir les planètes de notre Système solaire à travers ce concept insolite pour petits grands ! Accessible à tous les âges, cette activité permet d’explorer notre Système solaire de manière concrète et joyeuse. Entre adresse, stratégie et découvertes scientifiques, chacun pourra s’y retrouver ! De 14h00 à 19h00. Entrée libre et gratuite.

Maison du Bailli
Place des Vosges
88000 Épinal

Lieux:
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