Des scientifiques testent la source de rayonnement gamma la plus intense au monde

  • Des chercheurs testent la source de rayonnement gamma la plus intense au monde à Măgurele, en Roumanie.
  • Un nouveau détecteur développé par l'Université de Varsovie permettra d'étudier les réactions chimiques et le comportement des particules dans les étoiles.
  • Ce détecteur pourrait aider les astrophysiciens à mieux comprendre la production d'oxygène par les étoiles.
  • Les chercheurs prévoient d'utiliser des photons de haute énergie pour imiter le rayonnement gamma intense des étoiles dans leurs expérimentations.

On voit des chercheurs installer le détecteur de démonstration mini-eTPC. Photo de la Faculté de physique/Université de Varsovie

Les scientifiques pourraient bientôt mieux comprendre les origines élémentaires de l'oxygène, grâce à la source de rayonnement gamma la plus intense au monde — qui sera bientôt mise en ligne au centre de recherche de physique nucléaire ELI en Roumanie.

Le nouveau dispositif à rayons gamma, développé par des ingénieurs de l'Université de Varsovie en Pologne, permettra aux scientifiques d'étudier les types de réactions chimiques et le comportement des particules propres à l'intérieur des étoiles.

Un prototype du détecteur de particules – baptisé détecteur mini-eTPC – a récemment terminé une première série de tests. D'autres tests sont prévus dans un avenir proche, et les expérimentations officielles devraient commencer avec le détecteur grandeur nature d'ici 2018.

Des scientifiques testent la source de rayonnement gamma la plus intense au monde

L’espoir de ce nouveau détecteur est qu’il aidera les astrophysiciens à mieux comprendre comment et pourquoi les étoiles en viennent à produire de l’oxygène.

L'oxygène est relativement rare dans l'univers, mais il est essentiel à la vie. Seul un type particulier de combustion stellaire produit l'élément : des étoiles qui ont déjà brûlé tout leur hydrogène et qui n'ont plus que de l'hélium.

« L'oxygène peut être décrit comme la « cendre » issue de la « combustion » thermonucléaire du carbone. Mais quel mécanisme explique pourquoi le carbone et l'oxygène se forment toujours dans les étoiles à peu près dans la même proportion de 6 à 10 ? » a demandé l'astronome de Varsovie Chiara Mazzocchi dans un communiqué de presse, faisant référence aux ratios d'hélium, de carbone et d'oxygène présents dans les étoiles.

“Les étoiles évoluent par étapes. Au cours de la première étape, elles convertissent l'hydrogène en hélium, puis l'hélium en carbone, oxygène et azote, et des éléments plus lourds se forment au cours des étapes suivantes”, a expliqué Mazzocchi. “L'oxygène se forme à partir du carbone pendant la phase de combustion de l'hélium.”

“Le fait est qu'en théorie, l'oxygène pourrait être produit à un rythme plus rapide”, a poursuivi Mazzocchi. “Si l'étoile manquait d'hélium et passait à l'étape suivante de son évolution, les proportions entre carbone et oxygène seraient différentes.”

Pour résoudre de telles énigmes, les chercheurs prévoient de faire exploser les noyaux de diverses molécules de gaz avec des photons de haute énergie, imitant le rayonnement gamma intense trouvé dans les salles des machines des étoiles.

“Nous sommes extrêmement satisfaits des résultats des tests effectués jusqu'à présent”, a déclaré Mazzocchi. “Le démonstrateur a fonctionné comme prévu et a enregistré avec succès les traces de particules chargées. Nous sommes certains de l'utiliser dans de futures recherches comme appareil de mesure pleinement opérationnel.”

Les résultats des tests initiaux du mini-détecteur ont été publiés récemment dans la revue Acta Physica Polonica B.