Les détecteurs de particules sont des outils essentiels pour comprendre les réactions nucléaires qui se produisent au cœur des étoiles. Ces réactions sont à l’origine de la formation de la plupart des éléments chimiques présents dans l’univers, tels que l’or, l’oxygène et le fer. Pour en savoir plus sur leur origine, les scientifiques ont besoin d’une compréhension approfondie de la façon dont ces réactions se déroulent.
L’Université du Surrey, au Royaume-Uni, travaille actuellement sur le développement de détecteurs capables d’arrêter des particules à très haute énergie et de mesurer la vitesse à laquelle les réactions se produisent à l’intérieur des étoiles. Ce projet, nommé FAUST (Facility for Antiproton and Ion Research in Europe and the US Trap), est financé à hauteur de 3,4 millions de livres sterling par le Science and Technology Facilities Council (STFC) de UK Research and Innovation (UKRI).
Les détecteurs développés dans le cadre de ce projet seront intégrés au nouveau réseau de détection de rayons gamma GRETA, qui fait partie de l’accélérateur de particules FRIB (Facility for Rare Isotope Beams) de l’Université d’État du Michigan, aux États-Unis. Cet accélérateur, d’un coût de 730 millions de dollars, permettra d’étudier les réactions nucléaires avec une précision inégalée.
Un défi technologique de taille
Ralentir des particules se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière représente un véritable défi technologique. Cependant, le professeur Gavin Lotay, responsable du Research Excellence Framework pour la physique à l’École de mathématiques et de physique de l’Université du Surrey, se montre confiant quant à la capacité de son équipe et de ses partenaires à relever ce défi.
Les résultats de ces recherches pourraient un jour aider à percer les mystères des réactions qui se produisent au cœur des étoiles et qui sont à l’origine de la formation de tous les éléments présents sur Terre et dans l’univers. « Il est incroyable de penser que des réactions impliquant de minuscules noyaux, invisibles à l’œil nu, déterminent la façon dont une étoile explose », souligne le professeur Gavin Lotay.
Une collaboration internationale pour des découvertes majeures
Pour étudier ces réactions, les scientifiques projetteront des faisceaux d’isotopes rares à grande vitesse sur différentes formes de cibles en plastique. .
Les particules seront mesurées par une combinaison de détecteurs au silicium, fournis par Micron Semiconductor Ltd., basée dans le West Sussex, et de cristaux d’iodure de césium, développés par des collègues de l’Université de York. Le laboratoire STFC Daresbury, situé dans le Cheshire, apportera un soutien technique important à ce projet.
La Dr Alexandra Gade, directrice scientifique du FRIB et professeure de physique à l’Université d’État du Michigan, se réjouit d’accueillir le projet FAUST et les recherches associées au sein de l’accélérateur FRIB. «Cette collaboration internationale permettra de répondre à des questions fondamentales sur l’évolution de l’univers et la nature de la force nucléaire», souligne-t-elle.
Un projet à long terme pour des résultats prometteurs
Le dispositif devrait être achevé en 2028 et fonctionner pendant au moins dix ans. Les résultats de ces recherches pourraient avoir des implications majeures pour notre compréhension de l’univers et de la formation des éléments chimiques.
Ce projet ambitieux témoigne de l’engagement de la communauté scientifique internationale à repousser les limites de la connaissance et à explorer les mystères les plus profonds de l’univers. Les détecteurs développés dans le cadre du projet FAUST pourraient bien ouvrir la voie à des découvertes majeures dans les années à venir.
