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La masse de la Terre estimée grâce aux neutrinos atmosphériques
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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 . . .

04 - Alpes de Haute Provence

Du 5 juin 2020 au 15 décembre

VISITE LUDIQUE
SALAGON, PARC & JARDINS

Une nouveauté pour les familles : un jeu de la cocotte pour explorer les jardins et découvrir les secrets du monument de Salagon de façon ludique !

Salagon
04300 Mane
04 92 75 70 50
www.musee-de-salagon.com


Du 5 juin au 15 décembre

COURSE D'ORIENTATION
MUSÉE DE PRÉHISTOIRE DES GORGES DU VERDON

Une course d’orientation familiale pour découvrir le village préhistorique. A l'aide du dépliant disponible gratuitement à l'accueil du Musée, participez à cette course d’orientation ludique et instructive qui vous conduira tout droit vers le village préhistorique reconstitué.

Musée de Préhistoire des Gorges du Verdon
Route de Montmeyan
04500 Quinson
04 92 74 09 59
www.museeprehistoire.com


Jusqu'en novembre

EXPOSITION
LE "RHINOCÉROS" DE XAVIER VEILHAN

Le musée accueille le "Rhinocéros" de Xavier Veilhan. Vous pourrez admirer cette œuvre spectaculaire appartenant au Centre Pompidou jusqu'en novembre 2020.

Musée de Préhistoire des Gorges du Verdon
Route de Montmeyan
04500 Quinson
04 92 74 09 59
www.museeprehistoire.com


13 - Bouches du Rhône

Du 7 au 15 janvier 2021

BALADES EN MER
CONGRÈS MONDIAL DE LA NATURE DE L’UICN

Lors de ce rendez vous, des balades en mer à bord de l'Hélios, la seule vedette à passagers hybride de la compagnie Marseillaise ICARD MARITME, seront organisées par : Le parc National de la Côte Bleue : 10 juin - Le conservatoire du littoral : 11 & 16 juin - Le parc National des Calanques : 15 & 20 juin.

1 quai Marcel Pagnol
13007 Marseille
04 91 330 329
www.iucncongress2020


21 - Côte d'Or

Du 3 juillet au 2 janvier 2022

EXPOSITION
"AU COEUR DES SAISONS"

Et si on prenait le temps de regarder passer les saisons, de vivre à leur rythme, de redécouvrir le plaisir d'observer la Nature et ses changements.
Cette nouvelle exposition, conçue et réalisée par le Jardin des sciences et Biodiversité, vous plonge « Au coeur des saisons », de façon ludique et accessible à tous les publics, en famille comme entre amis…

Jardin des sciences & biodiversité
Jardin de l’Arquebuse
14 rue Jehan de Marville & 1 avenue Albert 1er
21000 DIJON
03 80 48 82 00
www.dijon.fr


34 - Hérault

Du 26 septembre au 28 février 2021

EXPOSITION
"DERNIERS IMPRESSIONNISTES"

Des paysages maritimes de la Bretagne aux plaisirs des plages de la Belle Époque, des paysages urbains ou champêtres aux portraits virtuoses, partez sur les pas des peintres intimistes ayant tous respiré le parfum de l’impressionnisme.
Riche de 70 peintures et d’une trentaine de dessins ou lithographies, l’exposition qui fait étape à Lodève est la première en France à rendre à ce courant l’importance qui lui revient.

Musée de Lodève
Square George Auric
34700 Lodève
04 67 88 86 10
www.museedelodeve.fr


45 - Loiret

Les 4 juillet et 22 août

VISITES
"ART DES JARDINS"

Art de vivre et Nouvelles Renaissances en Val-de-Loire.
L’Arboretum des Grandes Bruyères, « Jardin Remarquable » vous présentant pas moins de 5 types de jardins, vous invite à découvrir leur histoire et leurs spécificités.
Visite guidée à 15h. Inscription obligatoire, nombre de participants limité.

Arboretum des Grandes Bruyères
45450 Ingrannes
02 38 57 28 24
www.arboretumdesgrandesbruyeres.fr


50 - Manche

Du 8 février au 24 mai

EXPOSITION DE PHOTOGRAPHIES
"LA HAGUE : A L’EPREUVE DU TEMPS"

De vallées encaissées en roches mystérieuses, du littoral déchiqueté aux champs quadrillés de murets, le regard d’Antoine Soubigou s’est posé sur une Hague intemporelle et tourmentée.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


Jusqu'au 15 novembre

EXPOSITION PHOTOGRAPHIQUE
"VIE SAUVAGE EN COTENTIN"

Une exposition pour les curieux de nature mais aussi pour les amateurs de belles images... L’association "Regards" basée à Cormelles-le-Royal dans le Calvados rassemble des photographes naturalistes, passionnés d’image et de nature.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


59 - Nord

Jusqu'au 29 août 2021

EXPOSITION
"MON DODO"

A quoi sert de dormir ? Que se passe-t-il quand je dors ? Pourquoi je rêve ? Telles sont les questions que peuvent se poser les enfants lorsqu’ils vont se coucher pour la sieste ou pour la nuit.
Au travers des expériences et des approches diverses, l’exposition invite les 2-7 ans à découvrir leurs besoins en quantité et qualité de sommeil tout en abordant les notions de cycle et le rôle du sommeil dans leur développement.

Forum départemental des Sciences
1 place de l’Hôtel de ville
59650 Villeneuve d’Ascq
03 59 73 96 00
www.forumdepartementaldessciences.fr


67 - Bas-Rhin

A partir du 4 juillet

ESCAPE GAME LIGNE MAGINOT

Participez à une partie d'escape game et découvrez la Ligne Maginot comme si vous y étiez soldat!
Dans l'antre de la forteresse sont cachés les indices qui vous permettront de sauver l'équipage de l’asphyxie... Attention, vous n'avez que 40 minutes !
Equipes de 2 à 6 joueurs. A partir de 10 ans accompagnés de leurs parents.

Forteresse de la Ligne Maginot
Route D65 direction Pfaffenbronn
67510 Lembach
03 88 94 48 62 / 03 88 94 43 16
www.lignemaginot.fr


71 - Saône et Loire

Jusqu'au 1er novembre

EXPOSITION
"BÊTISE ET BALIVERNES, IDÉES REÇUES SUR LA NATURE"

« les chauves-souris s'accrochent dans les cheveux » ; « les grenouilles sont vertes et les crapauds marron » ; « les moustiques préfèrent les peaux sucrées… », autant d’idées reçues et de fausses informations qui ont souvent la vie dure ! Une scénographie originale et les illustrations humoristiques de Roland Garrigue raviront aussi bien les petits que les grands !

Centre EDEN
26 rue de l’Eglise
71290 Cuisery
03 85 27 08 00
www.centre-eden71.fr


88 - Vosges

Du 6 juillet au 30 août

ANIMATIONS SCIENCES
PLANÉTARIUM EPINAL

Qui n'a jamais rêvé de faire décoller une fusée (en papier) ? Ce sera possible cet été ! L'atelier "réveillez vos sens", quant à lui, sera parfait pour les enfants à partir de 3 ans. Nous proposons également des soirées d'observation du ciel du soir, une initiation à la paléontologie, la découverte des petites bêtes qui peuplent la mare du Planétarium et bien d'autre choses encore !

Planétarium Epinal
Rue Dom Pothier
88000 Epinal
03 29 35 08 02
www.planetarium-epinal.com

Lieux:

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