L'instrument DESI (Dark Energy Spectrscopic Survey) a terminé les sept premiers mois de son relevé en battant tous les records de relevés tridimensionnels de galaxies, créant ainsi la carte de l'Univers la plus grande et la plus détaillée jamais réalisée. Pourtant, le satellite n'a accompli que 10 % de sa mission de cinq ans.

DESI a parcouru un long chemin pour en arriver là. Proposée à l'origine il y a plus de dix ans, la construction de l'instrument a débuté en 2015. Il a été installé au télescope Mayall de 4 mètres de l'Observatoire national de Kitt Peak, près de Tucson, en Arizona. L'instrument a vu sa première lumière à la fin de 2019. Puis, pendant sa phase de validation, la pandémie de coronavirus a frappé, arrêtant le télescope pendant plusieurs mois. En décembre 2020, DESI a de nouveau tourné son regard vers le ciel, testant son matériel et ses logiciels, et en mai 2021, il a démarré son relevé scientifique.

DESI a ainsi déjà catalogué plus de 7,5 millions de galaxies et en ajoute plus d'un million par mois. Rien qu'en novembre 2021, DESI a mesuré le redshift de 2,5 millions de galaxies. D'ici la fin de son cycle de vie en 2026, DESI devrait avoir plus de 35 millions de galaxies dans son catalogue, ce qui permettra une énorme variété de recherches en cosmologie et en astrophysique.

Mais cette productivité exige un contrôle incroyablement détaillé de chacun des 5000 robots de pointe qui positionnent les fibres optiques sur l'instrument, en veillant à ce que leurs positions soient précises à 10 microns près, soit moins que l'épaisseur d'un cheveu humain. Ce niveau de précision est nécessaire pour accomplir la tâche principale du relevé : collecter les spectres de millions de galaxies sur plus d'un tiers du ciel entier. En général, plus le spectre d'une galaxie est décalé vers le rouge, plus la galaxie est éloignée. Avec une carte 3D du cosmos en main, les physiciens peuvent cartographier les amas, les superamas de galaxies et les vides cosmiques. Ces structures portent l’empreinte de leur formation initiale, lorsqu'elles n'étaient que des ondulations dans le cosmos naissant. En mesurant cette empreinte, les physiciens peuvent utiliser les données de DESI pour déterminer l'histoire de l'expansion de l'Univers.

Comprendre l'histoire de l'expansion est crucial, car c'est le destin de l'Univers tout entier qui est en jeu. Aujourd'hui, environ 70 % du contenu de l'Univers est constitué d'énergie noire, une forme d'énergie mystérieuse qui accélère l'expansion de l'Univers. L'énergie sombre déterminera en fin de compte le destin de l'Univers : s'étendra-t-il à jamais ? S'effondrera-t-il à nouveau sur lui-même, dans un Big Bang à l'envers ? Ou bien se déchirera-t-il ? Pour répondre à ces questions, il faut en savoir plus sur la façon dont l'énergie noire s'est comportée dans le passé - et c'est exactement ce que DESI est conçu pour faire. En comparant l'histoire de l'expansion à celle de la croissance, les cosmologistes peuvent vérifier si la théorie de la relativité générale d'Einstein tient la route sur ces immenses étendues d'espace et de temps.

Grâce au soutien initial d’A*Midex et du Labex OCEVU, puis de l’Institut Physique de l’Univers (IPhU), le CPPM a participé depuis 2014 au développement des 10 spectrographes de l'instrument DESI, avec le LAM, l'OHP et en partenariat avec la société locale Winlight, et est maintenant impliqué dans le traitement et l'analyse de la moisson de données collectées par l'instrument.

Plus d'informations :

• https://newscenter.lbl.gov/2022/01/13/dark-energy-spectroscopic-instrument-desi-creates-largest-3d-map-of-the-cosmos/

• Contacts : Stéphanie Escoffier

Le Conseil européen de la recherche (ERC) vient d'annoncer les lauréats des bourses « Starting » qui financent de manière importante les projets de jeunes chercheurs et chercheuses. Le CNRS est l’institution hôte pour 26 bourses. Dorothea vom Bruch, chercheuse CNRS dans l'équipe LHCb du CPPM, bénéficiera d'une bourse pour mener à bien son projet Projet ALPaCA (AcceLerated PreCision Tests of Lepton UniversAlity).

"Dorothea vom Bruch a développé un système basé sur des cartes graphiques (GPUs) qui résout le problème de sélection efficace à haut débit. Ce système est mis en œuvre dans l’expérience LHCb en 2022. Dans le projet ALPaCA, Dorothea vom Bruch va exploiter les ressources informatiques des GPUs pour affiner la sélection des hadrons B, afin de mesurer l’universalité leptonique à haute précision. Ainsi, elle a pour ambition de mesurer l’universalité entre les électrons et les taus pour la première fois avec l’expérience LHCb. Cette mesure contribuera à comprendre le puzzle des anomalies observées dans les hadrons B."

Plus d'informations :

• Dorothea vom Bruch : https://www.provence-corse.cnrs.fr/fr/personne/dorothea-vom-bruch

• Equipe LHCb : https://www.cppm.in2p3.fr/web/fr/recherche/physique_particules/#LHCb

• Le CNRS et l’appel ERC Starting 2021 : https://www.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/26-laureats-cnrs-lappel-erc-starting-2021

Contacts : Dorothea vom Bruch

Pendant les tests pilotes du LHC fin octobre, le nouveau système d’acquisition de données de LHCb préparé pour le Run 3 a été testé pour la première fois. Ce système n’utilise plus un trigger hardware, donc le taux de données de 40 Tbit/s est transmis entièrement à ~200 serveurs, accueillant aussi des cartes graphiques sur lesquelles se produit la première analyse et sélection de données en temps réel.

L’équipe LHCb du CPPM est très active dans le système d’acquisition de données, ayant d’une part développé les cartes d’acquisition (PCIe40) qui reçoivent les données et les transmettent aux serveurs, d’autre part en jouant un rôle majeur dans le déclencheur sur GPUs.

Fin octobre, les cartes PCIe40 ont fonctionné avec succès, pour la première fois avec des données réelles des trois systèmes déjà installés : les calorimètres, le détecteur à muons et les RICHs.

Pendant ces tests, le déclencheur a aussi été intégré et a sélectionné pour la première fois des collisions de protons en utilisant l’information du calorimètre. Les cartes graphiques n’étaient pas encore toutes installées dans les serveurs, mais les logiciels ont été testés sur les CPUs des serveurs et quelques cartes graphiques disponibles en octobre.

Cela constitue une étape majeure en vue de la mise en service du système complet.

Le détecteur sous-marin de neutrinos KM3NeT/ORCA scrute les confins de la matière et de l'Univers par 2450 mètres de profondeur en Méditerranée. Il permet d'effectuer la recherche de neutrinos cosmiques et d'en étudier ses propriétés fondamentales. Ce détecteur est en cours d’installation et se caractérisera à terme par une centaine de lignes de détection avec des capteurs très sensibles à la lumière émise par des muons, des particules résultantes des neutrinos, véritables messagers cosmiques. Le 22 novembre, quatre nouvelles lignes sont venues s’ajouter aux six lignes existantes et fonctionnent parfaitement. Ainsi, plus de données vont pouvoir être étudiées par les équipes scientifiques.

Le 19 novembre 2021, l’équipe KM3NeT a embarqué sur le Castor, bateau de Foselev Marine, avec des lignes de détection. Le Janus, navire de recherche océanographique et d’intervention sous-marine de SAAS/Comex Marine, se trouvait également sur le site, à une quarantaine de kilomètres au large de La Seyne-sur-Mer. L'opération en mer était d’envergure puisque sept lignes devaient être déployées mais l'état de la mer s'étant rapidement dégradé, l'opération a dû être écourtée. Quatre ont pu néanmoins être installées au fond de la mer et connectées à la boite de jonction, grâce à un ROV (Remotely Operated underwater Vehicle), véhicule sous-marin téléguidé. La boite de jonction est une véritable pièce maitresse de l'installation car c’est de ce dispositif qu'est branché aussi le câble électro-optique d'une quarantaine de kilomètres par lequel transite toutes les données jusqu'à la station de contrôle à terre qui seront analysées par les scientifiques de la collaboration internationale KM3NeT.

Plus d'informations :

• Carnet de bord : https://www.km3net.org/category/blog/

• Intégration des capteurs de lumière qui composent une ligne de détection : https://www.cppm.in2p3.fr/~coyle/LomLoadingORCAtimes2.mp4

• Déploiement d'une ligne de détection : https://bit.ly/3HPtVFq

• Projet KM3NeT : https://www.km3net.org/

• Projet ANTARES : https://antares.in2p3.fr/

• Contacts : Paschal Coyle, porte-parole de la collaboration KM3NeT ; Vincent Bertin, responsable de l'équipe Neutrinos

Après plus de deux ans de maintenance et de mises à jour du collisionneur et des détecteurs, des tests pilote du LHC sont en cours.

Des événements "splash" (flux de particules issus de l’interaction entre les faisceaux et un collimateur situé en amont du détecteur) ont été enregistrés, notamment par les expériences ATLAS et LHCb. Les premières frictions de protons à l'énergie d'injection dans le LHC (450 GeV par faisceau) en mode stable ont eu lieu fin octobre. Cela a permis aux deux détecteurs d'enregistrer ces premières données et de valider leur bon fonctionnement.

Rendez-vous en mars 2022 pour le début du Run 3, pour lequel le LHC augmentera son énergie dans le centre de masse de 13 à 13,6 TeV.

Le LHC vient de démarrer la circulation des faisceaux à l'énergie d'injection (2x450 GeV) en mode stable et ATLAS enregistre ces données et en particulier avec son calorimètre à argon liquide (LAr) qui a eu une mise à jour majeure dans lequel l'équipe du CPPM est très active. Le système LAr vient de transmettre pour la première fois des données avec ce nouveau système de lecture dans sa configuration mise à jour complète et en particulier vers le nouveau système de déclenchement calorimétrique de premier niveau. Cela constitue une étape majeure vers le Run 3 qui démarrera au printemps 2022.

Plus d'informations ce que font les équipes ATLAS et LHCb au CPPM :

• https://www.cppm.in2p3.fr/web/fr/recherche/physique_particules/#ATLAS

• https://www.cppm.in2p3.fr/web/fr/recherche/physique_particules/#LHCb

• Contacts : Marlon Barbero, responsable de l’équipe ATLAS ; Olivier Leroy, responsable de l’équipe LHCb