LPNHE - UMR 7585

Le faisceau J-PARC passe la barre du 1MW

Tristan Beau — 2026-02-23T08:31:52Z

Le 19 février, dans le cadre de l'opération T2K en cours, le premier essai avec un faisceau de l'accélérateur J-PARC (Tokai, Japon) de 1 MW sur la cible de neutrinos a été réalisé. Il s'agit d'une étape importante vers l'expérience Hyper-Kamiokande, prévue pour utiliser un faisceau de 1.3 MW (l'expérience T2K avait été conçue pour un faisceau de 750 kW).

Le projet HERON sélectionné par le programme ERC Synergy

Tristan Beau — 2025-12-08T17:15:48Z

Le projet HERON, porté par Olivier Martineau (LPNHE-SU), Kumiko Kotera (IAP-CNRS), Jaime Alvarez-Muñiz (Université de Santiago de Compostela) et Stephanie Wissel (Penn State University), et auquel le partenaire argentin CONEA est associé, vient d'être sélectionné par le programme ERC Synergy.

HERON combine les atouts de deux approches complémentaires : celle de GRAND (dans laquelle le LPNHE joue un rôle majeur), qui repose sur un réseau étendu d'antennes radio autonomes, et celle de BEACON, qui utilise une détection interférométrique par un réseau phasé d'antennes rapprochées. En associant ces deux techniques, le dispositif bénéficiera à la fois de la sensibilité accrue du système phasé et de l'excellente capacité de reconstruction et de rejet du bruit de fond de la détection autonome.

Le réseau HERON comptera 24 antennes phasées et 360 antennes autonomes, déployées dans la province de San Juan, en Argentine. Grâce à cette configuration inédite, les chercheurs visent une première détection de neutrinos d'ultra-haute énergie d'ici six ans – une étape majeure dans la quête des messagers les plus énigmatiques de l'Univers. Le LPNHE sera notamment responsable du design et de la production des antennes autonomes.

Jaime Alvarez-Muniz (Saint-Jacques de Compostelle), Stephanie Wissel (Penn State University), Kumiko Kotera (IAP) et Olivier Martineau (LPNHE), principaux investigateurs du projet HERON.

Une visualisation d'un évènement enregistré par...

Tristan Beau — 2025-11-10T09:41:53Z

Une visualisation d'un évènement enregistré par l'expérience ATLAS le 8
octobre 2025, alors que l'accélérateur du Grand Collisionneur de Hadrons
(LHC) produisait des collisions proton-proton à 13,6 TeV dans une
configuration dite à « haut-empilement ».

Les faisceaux de protons de l'accélérateur ont été focalisés pour
générer un grand nombre de collisions par croisement de paquets de
protons, avec une moyenne de 150 interactions proton-proton. Sur cet
évènement, 92 vertex primaires et plus de 3 800 traces ont été reconstruits.

Retrouvez les « event display » ATLAS sur le site du CERN.

GRAND observe ses premiers rayons cosmiques

Tristan Beau — 2025-09-18T09:30:44Z

Le projet GRAND a observé ses premiers rayons cosmiques [1, 2, 3] !

GRANDProto300, le principal prototype du projet GRAND, dont 65 antennes ont été déployées dans le désert de Gobi, en Chine, a identifié dans les données enregistrées au cours de la phase de commissioning du détecteur (Janvier-Mars 2025) une trentaine d'évènements présentant toutes les caractéristiques de gerbes atmosphériques, avec en particulier une amplitude du signal radio plus importante autour de l'angle Cherenkov. Trois analyses indépendantes menées au sein de la collaboration, dont celles de Marion Guelfand [4] et Arsène Ferrière [5], doctorant.es au LPNHE, aboutissent à des résultats compatibles, avec des énergies réparties entre 10^17 et 5·10^18 eV, la gamme attendue pour le détecteur. Dans le même temps, le réseau de 10 antennes GRAND déployées sur le site de l'Observatoire Pierre Auger a observé un rayon cosmique détecté par le réseau de cuves Cherenkov de Pierre Auger [6].

Ces résultats confirment que la radio-détection autonome de particules cosmiques est possible. Les paramètres d'acquisition et d'analyse des données sont en cours d'ajustement sur les 2 sites afin d'optimiser l'efficacité de détection. L'expérience GRANDProto300 a pour objectif de démontrer que la détection de gerbes atmosphériques horizontales - telles que celles induites par les neutrinos - est possible de manière efficace et pure, validant ainsi le principe de détection du projet Giant Radio Array for Neutrino Detection, et permettant de passer ainsi à la phase suivante : un réseau de 10 000 antennes visant à la recherche de neutrinos cosmiques d'ultra-haute énergie.

[1] Science news, Août 2025, https://www.science.org/content/art...
[2] O. Martineau-Huynh for the GRAND collaboration, “Status of the GRAND project”, ICRC conference, https://arxiv.org/abs/2507.07260
[3] P. Ma for the GRAND collaboration, “Progress of the GRANDProto300 Project”, ICRC conference, https://arxiv.org/abs/2507.05915
[4] M. Guelfand, P. Fritsch, V. Decoene, O. Martineau-Huynh, and M. Bustamante for the GRAND Collaboration, “Reconstruction of inclined cosmic ray properties with GRAND data”, ICRC conference, https://arxiv.org/abs/2507.04324
[5] A. Ferrière and A. Benoit-Lévy for the GRAND collaboration, “Reconstruction of cosmic-ray properties with uncertainty estimation using graph neural networks in GRAND”, ICRC conference, https://arxiv.org/abs/2507.07541
[6] B. de Errico, J. de Mello Neto, C. Timmermans for the GRAND collaboration, « The GRAND@Auger Prototype for the Giant Radio Array for Neutrino Detection “, ICRC conference, https://arxiv.org/abs/2507.07407

Fig 1 : Amplitude du signal radio en fonction de la distance angulaire à l'axe reconstruit de la gerbe pour l'un des événements identifiés comme une gerbe atmosphérique dans les données de GRANDProto300. La distribution des amplitudes des antennes (cercles bleus) suit la distribution attendue pour un rayon cosmique (courbe noire), avec une nette amplification du signal autour de la angle Cherenkov. Figure par Marion Guelfand.

Figure 2 : distribution en amplitudes des 29 candidats de rayons cosmiques identifiés dans les données du détécteur GRANDProto300 entre Janvier et Mars 2025 pour les 3 analyses conduites au sein de la collaboration, dont celles de M. Guelfand [5] et A. Ferrière [6], doctorats au LPNHE. Figure par O. Martineau.

Achèvement du creusement de la caverne pour Hyper-Kamiokande

Tristan Beau — 2025-08-27T10:20:40Z

Le 31 juillet 2025, l'Université de Tokyo a achevé le creusement de la caverne colossale qui abritera le volume du détecteur principal d'Hyper-Kamiokande, un détecteur Cherenkov à eau ultra-large de nouvelle génération actuellement en construction dans la ville de Hida, Gifu, au Japon.

Cette étape importante va déclencher la construction de la structure de support et l'installation de plus de 20 000 photodétecteurs à la surface de cet immense détecteur cylindrique de 68 sur 71 mètres. Avec une date d'achèvement de la construction prévue en 2027 et après un remplissage en eau d'une durée de 6 mois, le détecteur Hyper-Kamiokande devrait collecter ses premières données au début de l'année 2028.

Pour plus d'informations : https://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/n...

Premières images prises avec le télescope grand champ de l'Observatoire Vera Rubin

Tristan Beau — 2025-07-09T10:14:17Z

L'observatoire Rubin a dévoilé lundi 23 juin les premières images prises avec son télescope grand champ doté de la plus grande caméra numérique au monde. Les vues immenses révélant des millions de galaxies confirment le potentiel de ce télescope qui aura pour mission de photographier l'intégralité du ciel austral tous les 3 jours pendant 10 ans. Ce programme baptisé LSST (Legacy Survey of Space and Time) a pour ambition de produire le premier portrait animé de l'Univers observable, des objets du système solaire aux galaxies les plus lointaines. Il fournira par ailleurs une quantité totalement inédite de données, pour l'étude de l'énergie noire, de la matière noire, des multiples phénomènes transitoires de l'Univers et des innombrables objets du système solaire qu'il reste à répertorier.

Des nouvelles sur le g-2 du muon

Tristan Beau — 2025-06-19T08:22:17Z

Le résultat final de l'expérience de Fermilab mesurant le moment magnétique anomal du muon (a_μ) utilise l'ensemble de la statistique accumulée pendant les 6 périodes (runs) de prise de données et a atteint une précision remarquable de 124 ppb (parties par milliard). Cela fait de a_μ une des quantités les plus précises jamais mesurées.

Pour la prédiction théorique, l'incertitude dominante provient de la polarisation hadronique du vide (HVP), qui implique des effets non-perturbatifs.
Une approche dispersive permet de calculer cette contribution, utilisant des données de sections efficaces e+e- → hadrons. Par contre, les tensions présentes actuellement entre les mesures du canal dominant π+π- empêchent la détermination d'une valeur théorique unique utilisant l'ensemble de ces données. Ceci-étant, des mesures des effets radiatifs effectués par BaBar ont mis en évidence des limitations pour certains générateurs Monte Carlo, ce qui pourrait permettre d'améliorer les mesures de sections efficaces qui s'appuient le plus sur de telles simulations.
Les mesures de spectres des désintégrations hadroniques du lepton τ sont en bon accord entre elles. Celles-ci peuvent être corrigées pour des effets de la brisure de la symétrie d'isospin, ce qui rend possible leur utilisation pour déterminer une prédiction cohérente de la contribution HVP au g-2 du muon.
Une autre approche pour calculer la contribution HVP utilise des simulations de QCD sur réseau. Dans ce cadre, les déterminations effectuées par différentes collaborations sont en bon accord, ce qui rend possible leur combinaison.
Le résultat de QCD sur réseau et celui utilisant les données tau ont des précisions similaires et sont en bon accord.
Une méthode hybride combine un calcul sur réseau (BMW) avec une approche dispersive (DMZ), cette dernière utilisant les données expérimentales seulement dans la région de basse énergie, où les différentes mesures sont en bon accord. Ceci donne un résultat qui est en bon accord et plus précis que celui utilisant seulement la moyenne des valeurs obtenues sur réseau, retenu comme « nominal » par la Theory Initiative dans son rapport d'étape.
Ceci est le fruit d'une collaboration entre des chercheurs d'IJCLab, du LPNHE et de la collaboration BMW, en particulier des collègues du CPT de Marseille.

Des travaux en cours effectués à l'IJCLab et au LPNHE, pour une mesure indépendante du canal π+π- utilisant les données de BaBar, devraient apporter des éclaircissements sur la situation des tensions expérimentales dans ce canal.
Les combinaisons améliorées des résultats des approches dispersives et de QCD sur réseau devraient permettre d'améliorer davantage la précision théorique, afin qu'elle soit au moins comparable à celle de la mesure expérimentale du g-2 du muon.

Comparaison de la mesure expérimentale de a_mu avec des prédictions théoriques basées sur des spectres hadroniques et/ou des simulations de QCD sur réseau. arXiv:2505.21476 .

Vladimir Gligorov, physicien des particules au LPNHE, médaillé d'argent du CNRS 2025

Tristan Beau — 2025-06-18T08:24:44Z

Chercheur au Laboratoire de physique nucléaire et des hautes énergies (LPNHE), Vladimir Gligorov est expérimentateur en physique des particules et lauréat 2025 de la Médaille d'argent du CNRS.

Expert en analyse temps réel, il est depuis une quinzaine d'années un des piliers de l'expérience LHCb, actuellement en cours auprès du LHC, l'accélérateur géant de particules du CERN. Outre ses contributions à la physique de l'asymétrie matière/antimatière ou à l'étude des désintégrations rares de particules contenant un quark beauté, le physicien a joué un rôle de premier plan dans la définition et l'évolution du système qui permet la sélection des événements d'intérêt physique parmi la myriade de collisions qui se produisent dans le détecteur. Au sein d'une collaboration regroupant plus d'un millier de personnes, Vladimir Gligorov insiste sur l'importance du travail en équipe, mettant surtout en avant son rôle de rassembleur de la communauté à l'origine du système d'analyse temps réel fondé sur l'emploi de cartes graphiques GPUs, actuellement à l'œuvre auprès de LHCb.

Voir l'article complet sur le site du CNRS : https://www.in2p3.cnrs.fr/fr/cnrsin...

Nouvelles limites sur l'existence de matière noire par la collaboration DAMIC-M

Tristan Beau — 2025-03-21T08:57:01Z

La collaboration DAMIC-M vient de publier de nouvelles limites dans le plan masse versus section efficace sur l'existence de matière noire interagissant avec les électrons. Ces résultats sont basés sur l'analyse des données de la chambre bas bruit (Low Background Chamber ou LBC) installée au Laboratoire Souterrain de Modane (LSM) qui est un démonstrateur pour l'expérience DAMIC-M proprement dite. En l'absence de signal et avec seulement 1kg.jour d'exposition, nous établissons des contraintes strictes sur les particules de matière noire de masses comprises entre 1 et 1000 MeV/c² interagissant avec les électrons via un médiateur ultra-léger ou massif. Pour de larges plages de masses nous sommes les premiers à exclure des scénarios de référence théoriquement motivés où des particules du secteur caché sont produites en tant que composant majeur de la matière noire de l'Univers par les mécanismes de gel-in (freeze-in) ou de gel-out (freeze-out). (voir figure).

La LBC utilise des CCD prototypes de DAMIC-M dont l'amplificateur à lecture multiple (skipper amplifier) permet d'obtenir une résolution de la charge des pixels de moins de 0,16 électrons. Cette résolution permet d'abaisser le seuil d'analyse à moins de 2 électrons et d'étudier en détails l'écart de la distribution de charge mesurée à celle prédite par notre modèle de bruit de fond, principe de l'analyse publiée. Ces résultats démontrent la pertinence des choix technologiques envisagés pour DAMIC-M qui devrait atteindre une exposition d'environ 1kg.an soit plus de 2 ordres de grandeurs supérieure à l'exposition utilisée avec la LBC.

Référence : arXiv:2503.14617
Contact : Antoine Letessier Selvon

Figure : Nos limites à 90% de confiance (en noir) pour les interactions DM-électron avec un médiateur ultra-léger ou ultra-massif. Les meilleures limites actuelles des autres expériences sont également présentées, SENSEI (gris), DarkSide-50 (violet), superCDMS (tirets gris) XENONnT (tirets violet), PandaX-4T (violet pointillés) ). Des prédictions théoriques basées sur l'abondance de matière noire relique des modèles freeze-in et freeze-out sont en bleu ciel.

Vers la fin de la constante cosmologique ? Les nouveaux résultats de la collaboration DESI renforcent cette hypothèse

Tristan Beau — 2025-03-20T10:10:24Z

À retenir :

La collaboration DESI a publié une nouvelle analyse de l'énergie noire à partir de ses trois premières années de prise de données, qui couvrent près de 15 millions de galaxies et de quasars lien vidéo pour visualiser la cartographie de l'Univers.
Les chercheurs ont combiné les données de DESI avec des informations provenant de l'étude du fond diffus cosmologique, des supernovae et de l'effet de lentille gravitationnelle faible.
Le modèle cosmologique actuel, basé sur la constante cosmologique, peine à expliquer l'ensemble des observations. Cependant un modèle dans lequel l'influence de l'énergie noire évolue au fil du temps semble bien correspondre aux données.

Les nouveaux résultats de DESI avec trois ans de données sont en parfait accord avec ceux obtenus en avril et novembre dernier avec 1 an de données, et ils apportent les meilleures contraintes à ce jour sur les paramètres de notre modèle cosmologique actuel. Toutefois, des craquelures dans le modèle commencent à surgir dès lors qu'on essaye d'expliquer différentes observations de notre Univers, comme ces premiers photons émis dans l'Univers 380 000 ans après le Big Bang et qui constituent le fond diffus cosmologique ou encore les explosions thermonucléaires d'étoiles que nous appelons des supernovae de type 1a.
Enfin, les nouveaux résultats de DESI confirment et renforcent la préférence pour un modèle où l'énergie noire varie au cours du temps que l'analyse avec 1 an de données avait déjà montré en avril dernier. Selon l'échantillon de supernovae considéré, la préférence pour un modèle d'énergie noire dynamique par rapport à la constante cosmologique peut atteindre 4.2sigma quand le standard de significance pour une découverte en physique est à 5sigma. Cette préférence des données pour un modèle d'énergie noire qui varie au cours du temps serait la première piste, depuis la découverte de l'accélération de l'expansion de l'Univers il y a 25 ans, vers une compréhension plus fine de la nature de l'énergie noire !

Figure : Valeurs autorisées par les données DESI combinées au fond diffus cosmologique (CMB) et à trois échantillons de supernovae de type Ia (Pantheon+, Union3 et DESY5) sur les paramètres décrivant l'énergie noire. La constante cosmologique correspond aux tirets : w0 = -1, wa = 0.
Credit : Cristhian Garcia-Quintero/DESI collaboration

La technique d'analyse utilisée pour obtenir ces nouveaux résultats avec 3 ans de données avait déjà été testée, raffinée et appliquée aux données collectées pendant 1 an par DESI. Cette technique utilise un motif dans la distribution spatiale des galaxies sous la forme d'une distance caractéristique appelée l'échelle de distance des oscillations acoustiques des baryons (BAO). Ce motif provient de l'époque où l'Univers, très jeune, ressemblait à une soupe chaude de matière, incluant les composants élémentaires de l'hydrogène et de l'hélium collectivement appelés les baryons, et de radiation, en particular les photons, ces particules de lumière. De minuscules fluctuations de matière et de radiation se sont propagées sous la forme d'ondes de pression dans cet Univers primordial. Puis l'Univers s'étend et se refroidit, les premiers atomes se forment et les ondes de pression formées par le plasma de baryons et de photons se sont figent, augmentant ainsi la densité de matière dans des zones où se formeront les futures galaxies. Cette échelle de distance caractéristique entre les galaxies, qu'elles soient proches ou lointaines, est alors utilisée comme un étalon standard pour mesurer l'évolution des distances au cours du temps et retracer l'histoire de l'expansion de l'Univers sur 11 milliards d'années.

Figure : Les oscillations acoustiques de baryons ont une taille caractéristique, qui change uniquement à cause de l'expansion de l'espace-temps lui-même. En étudiant ce motif à différents moments de l'histoire de l'univers, les chercheurs cartographient l'expansion de l'Univers afin de comprendre le mécanisme à l'origine de son expansion accélérée au cours des derniers 7 milliards d'années.
Credit : Gabriela Secara, Institut Périmètre