Utilisation de neutrinos détectés par IceCube pour mesurer la masse de la Terre

Un trio de chercheurs de l'Université de Valènica et de l'Université de Barcelone a utilisé les données du détecteur IceCube en Antarctique pour mesurer la masse de la Terre. Dans leur article publié dans le journal Nature Physique, Andrea Donini, Sergio Palomares-Ruiz et Jordi Salvado décrivent l’utilisation de données décrivant les neutrinos traversant la Terre pour en savoir plus sur l’intérieur de la planète. Véronique Van Elewyck de l’Université Paris Diderot a écrit un article de News and Views sur le travail effectué par l’équipe dans le même numéro de journal.

Actuellement, les scientifiques utilisent des calculs basés sur l’attraction gravitationnelle et des lectures de détecteurs sismiques pour mesurer la masse de la Terre et sa densité. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont adopté une approche différente: examiner le nombre de neutrinos qui traversent la planète.

L'observatoire IceCube Neutrino a été créé en 2005. Il est composé de milliers de capteurs situés sous la glace pour détecter les neutrinos ayant traversé la Terre. Les neutrinos sont des particules qui interagissent faiblement. Celles qui traversent la Terre sont appelées neutrinos atmosphériques car elles résultent de collisions entre les rayons cosmiques et l’atmosphère terrestre. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont utilisé les données d'IceCube de 2011 à 2012, qui n'ont été publiées qu'en 2016. IceCube détecte les neutrinos à basse énergie. Les neutrinos à haute énergie ne parviennent pas à traverser la planète.

Pour calculer la masse de la Terre, les chercheurs ont mesuré la quantité de neutrinos produits par les collisions atmosphériques qui les ont traversés. Pour calculer la densité des couches de la Terre, ils ont compté le nombre de neutrinos pouvant traverser la planète sous différents angles par rapport à IceCube.

Les chercheurs ont indiqué que leurs résultats concordaient avec les mesures de la planète effectuées à l'aide de méthodes traditionnelles. Mais ils notent également que, à mesure que les années passent et que IceCube collectera plus de données, les mesures de la planète utilisant des neutrinos deviendront plus précises. Van Elewyck suggère que, dans la mesure où d'autres stations de détection de neutrinos sont installées ailleurs, il devrait être possible d'effectuer une analyse tridimensionnelle complète de la planète offrant des informations non disponibles par d'autres moyens.

Explorer plus loin:
Explication possible d'un excès de neutrinos électroniques détecté par l'observatoire IceCube Neutrino

Plus d'information:
Andrea Donini et al. Tomographie neutrino de la Terre, Nature Physique (2018). DOI: 10.1038 / s41567-018-0319-1