Parlons peu parlons Science

Sandy : spécialiste en astroparticules

lundi 5 décembre 2016 par Rédaction de Parlons peu parlons Science

Profil  : Sandy Aupetit – Doctorante en astroparticules - Laboratoire de Physique Subatomique et Cosmologie (LPSC - CNRS) à Grenoble
Sur Twitter : @_OLittle

Curiosités scientifiques

1. Quel sujet étudiez-vous ?

Mon champ d’investigation à moi, ce sont les petites particules qui se baladent dans notre galaxie, qu’on appelle « rayons cosmiques ». Ce rayonnement est constitué principalement de protons et de noyaux d’Hélium ( 99%), mais également d’électrons, de noyaux plus lourds, de positrons et d’antiprotons en très faible quantité. Toutes ces particules sont produites et accélérées lors de processus astrophysiques violents, tels que les explosions d’étoiles. Comme ce sont des particules chargées, elles vont ensuite réaliser une sorte de marche aléatoire dans la galaxie, à cause de la présence de champs magnétiques. On parle de « diffusion ». Après tout un périple, certaines de ces particules peuvent arriver dans notre système solaire, jusqu’à atteindre… la Terre !

L’étude du rayonnement cosmique, ça consiste en quelque sorte à remonter la piste de ces particules, un peu en mode Sherlock Holmes. A partir de ce que l’on observe au niveau de la Terre, on essaie de comprendre comment ces particules ont été créées et comment elles se sont propagées jusqu’à nous.

Mais alors comment les observe-t-on et quels indices avons-nous à disposition me direz-vous ? Et bien il y a plusieurs façons de détecter ces particules, mais pour ma part je travaille sur l’expérience AMS-02, un détecteur installé sur la station spatiale internationale depuis 2011 !

L’expérience AMS-02, sur la station spatiale internationale. Un petit clin d’œil à l’astronaute Thomas Pesquet qui a rejoint l’ISS le 19 Novembre dernier ! Source : Cité de l’espace, Toulouse

En traversant ce détecteur, les rayons cosmiques vont déposer une partie de leur énergie, et ainsi laisser des « empreintes ». C’est grâce à ces empreintes que l’on peut identifier leurs caractéristiques, comme leur énergie totale, leur charge, leur masse, et ainsi distinguer les différentes particules. Finalement, il est possible de reconstruire le flux de chaque espèce de particules - comme on peut le voir sur graphique ci-dessous - c’est-à-dire le nombre de particules par unité d’énergie, de surface et de temps.

Flux de rayons cosmiques, mesurés par différentes expériences.
Source : Particle Data Group

« Oh mon dieu qu’est-ce que c’est que ça… » Pas de panique ! Ce qui est important, c’est que ces flux, par leurs intensités et par leurs formes, cachent plein d’informations ! Ils nous renseignent sur l’abondance des différentes particules, sur les sources qui les ont produites, sur comment elles ont été diffusées dans la galaxie… Et ce qui est top, c’est que l’expérience AMS-02 est en train de fournir des données d’une précision inégalée ! On va donc pouvoir mettre à l’épreuve nos modèles théoriques et voir s’ils sont cohérents avec les nouvelles mesures !

Et mes travaux de thèse dans tout ça ? Et bien je suis d’une part impliquée dans l’analyse des données d’AMS, où je m’occupe en particulier de séparer les deux isotopes du Lithium. En d’autres termes, je dois réussir à distinguer les empreintes laissées dans le détecteur par deux particules ayant les mêmes caractéristiques, à ceci près qu’elles ont une très légère différence de masse… Autant vous dire que ce n’est pas simple ! Et par ailleurs, j’ai une activité un peu plus « phénoménologique », où j’étudie l’influence de l’activité solaire sur les flux de rayons cosmiques. Le soleil produit en effet ce qu’on appelle un « vent solaire », qui interagit avec les rayons cosmiques. Ce vent solaire a un impact en particulier sur les rayons cosmiques de basse énergie (une partie des particules sont arrêtées, et n’atteignent pas la Terre). Cet effet, qui dépend de l’activité solaire, se traduit par une atténuation du flux à basse énergie (qu’on peut observer sur le graphique précédent). Le but de mon étude est donc de caractériser cette « modulation solaire ».

2. Quels sont les enjeux impliqués (sociaux, politiques, économiques, scientifiques) à ces recherches ?

Mon projet de thèse s’inscrit plus dans le cadre de la recherche fondamentale qu’appliquée. Il n’y pas de retombées immédiates, on cherche avant tout à faire progresser nos connaissances dans le domaine.

J’en profite pour mentionner qu’au-delà de l’étude du rayonnement cosmique lui-même, on espère secrètement (tout comme les chercheurs qui travaillent sur le LHC au CERN) observer un jour quelque chose d’inattendu ! Typiquement un excès dans les flux, qui pourrait être le signe d’une source exotique de rayons cosmiques, comme par exemple l’annihilation de matière noire… Mais ça, c’est une autre histoire.

Envie d’en savoir plus

3. Depuis combien de temps avez-vous commencé votre thèse ?

J’ai commencé ma thèse en Octobre 2015, j’attaque donc maintenant ma deuxième année (déjà !). En résumé il me reste environ 6 mois avant de commencer à paniquer sur l’approche de la troisième année et de la rédaction du manuscrit !

4. Quelles sont les raisons qui vous ont poussé à initier une thèse ?

Je pense qu’au-delà du fait de me sentir à ma place dans un labo de recherche, ce qui m’a poussée à aller jusqu’à la thèse, c’est mon intérêt pour la physique des particules. C’est un domaine que je trouve fascinant, qui lie à la fois l’infiniment petit et l’infiniment grand, et à trop y penser, j’en aurais presque le vertige ! Je trouve également que toutes les innovations technologiques qui ont été développées pour étudier ce domaine sont exceptionnelles ! Quand je pense aux détecteurs gigantesques du LHC ou à AMS dans l’espace, qui fonctionnent parfaitement, fournissent des données avec une précision inégalée, et qui nous permettent de repousser les limites de notre connaissance, je trouve ça juste incroyable ! (*** Petite séquence émotion ***)

5. Pourquoi cette thèse en particulier ?

Pour plusieurs raisons ! D’une part le sujet s’inscrivait dans la continuité de mes stages de master, avec une même thématique générale (l’étude du rayonnement cosmique), une même expérience (AMS02)… Bref je ne me lançais pas en terrain inconnu ! Par ailleurs j’avais vraiment envie d’une thèse mêlant analyse de données et phénoménologie [1].
Je trouve que ce sont deux approches complémentaires, ce qui permet de voir les choses sous différents angles et de développer des compétences différentes. Et enfin, dernier point (qui n’est pas des moindres !), c’est que mon équipe est VRAIMENT top ! On travaille dans une super ambiance, et pour moi c’est primordial. La thèse c’est un peu les montagnes russes, il y a des hauts et des bas, et savoir qu’on a des gens sur qui compter au quotidien est une aide précieuse pour passer les moments un peu plus difficiles !

6. Pouvez-vous décrire une journée « type » de votre travail ?

Je n’ai pas vraiment de journée type, ça dépend beaucoup des périodes ! Je jongle (plus ou moins habilement) entre différentes activités. Pour ce qui est du travail de thèse, je passe beaucoup de temps à développer des programmes, que ce soit pour analyser des données ou tester des modèles. Au final l’aspect « physique » et interprétation des résultats ne représentent qu’une toute petite part du travail (mais c’est la meilleure !).

A côté de ça il y a aussi la préparation des cours, car j’ai commencé à enseigner cette année, les formations de l’école doctorale, la gestion de l’association des doctorants, les séminaires/conférences/écoles, de temps en temps des « shifts » où je dois aller surveiller le détecteur AMS au CERN… Et c’est sans compter mes activités annexes en communication scientifique ! En bref, les semaines sont bien remplies, je n’ai pas le temps de m’ennuyer !

7. Et après la thèse ?

Arf, question délicate… A l’heure actuelle, je ne sais pas si je poursuivrais dans la recherche après la thèse. Les postes CNRS se font extrêmement rares, et je ne sais pas si je suis prête à enchaîner les post-docs, en n’ayant aucune certitude d’arriver finalement à décrocher une place. Mais je pense qu’on développe énormément de compétences au cours de la thèse, sur le plan scientifique et technique mais aussi sur la gestion de projet, le travail en équipe etc, qui constituent un véritable atout, bien au-delà du monde académique ! Alors pour ma part j’envisage la possibilité d’une reconversion par la suite, peut-être dans la communication scientifique !

8. Un livre à conseiller aux curieux de votre thématique ?

Je n’ai pas de livre de référence qui me vient à l’esprit, par contre il y a le 3ème numéro de la revue « Elémentaire » du CNRS qui couvre très bien le sujet, autant sur l’aspect historique de la découverte du rayonnement cosmique, que sur les méthodes de détection et les enjeux !

Vous pouvez télécharger le numéro par ici >>> https://elementaire.lal.in2p3.fr/n3/

9. J’ai cru comprendre que vous contribuez à la promulgation de la Science en dehors de votre travail. On peut en savoir plus ??

Ouiii ! J’essaie de m’impliquer autant que possible dans différents projets de diffusion scientifique en dehors de ma thèse, car je trouve indispensable de faire sortir la science du labo !

L’an dernier j’étais chroniqueuse pour le @MagDSciences, une émission de vulgarisation hebdomadaire diffusée par une radio grenobloise. Ça a été une super expérience ! J’ai appris énormément de choses, que ce soit sur l’aspect rédaction, vulgarisation, présentation orale, mais aussi sur la gestion des réseaux sociaux pour faire connaître l’émission.

J’en profite d’ailleurs pour partager les liens :

Et cette année je me suis lancée dans un autre projet, l’organisation de l’édition 2017 du festival Pint of Science à Grenoble ! J’ai découvert le festival l’an dernier et je trouve le concept vraiment génial ! Je m’occupe en particulier des soirées sur les thèmes « Des atomes aux galaxies » et « Les merveilles de l’esprit ».

Plus d’infos par ici >>> https://pintofscience.fr

10. Une petite anecdote atypique pour nos lecteurs ?

Lorsque j’ai commencé ma thèse, j’ai lancé ce qu’on appelle le « vendredi gâteau » au labo. Le principe : chaque semaine, un membre du groupe fait un gâteau pour la pause du vendredi après-midi. Le concept a connu un franc succès, tout le monde s’est pris au jeu ! Ça encourage les gens à sortir de leurs bureaux pour partager un moment convivial (et gourmand !) tous ensemble :-)

[1Ce qu’on entend par phénoménologie, c’est un peu l’intermédiaire entre l’expérience et la théorie. On étudie des modèles qui ne sont pas issus de la théorie pure, mais qui reposent sur les observations expérimentales


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