Derrière la forêt se cachent les arbres : les forêts pourraient-elles servir de détecteurs de neutrinos ? – Monde de la physique

Les arbres pourraient éclairer certains des événements les plus cataclysmiques de l'univers, selon un physicien des particules de l'Université du Kansas aux États-Unis. Steven Prohira pense que ces objets ligneux pourraient fonctionner comme des antennes radio pour repérer les neutrinos, les forêts formant de grands réseaux de détecteurs. Prohira affirme que de tels détecteurs pourraient être moins chers et plus faciles à déployer que des réseaux d'antennes artificielles (arXiv : 2401.14454).

Les neutrinos sont difficiles à observer directement car ils interagissent de manière très fugace avec la matière. Certains détecteurs utilisent des milliers de tubes photomultiplicateurs pour détecter le rayonnement Tchérenkov produit lors des rares occasions où un neutrino entre en collision avec de la glace ou de l'eau liquide. D'autres, comme celui proposé Réseau radio géant pour la détection des neutrinos (GRAND), utilisez des antennes radio pour détecter les particules secondaires créées par les collisions entre les neutrinos de haute énergie et les particules de l'atmosphère.

Les neutrinos étant très insaisissables, les détecteurs doivent couvrir une vaste zone. GRAND, par exemple, aurait besoin de 20 réseaux d'antennes radio géantes dans le monde, couvrant chacun 10,000 XNUMX kilomètres carrés. « La grande question avec les détecteurs de neutrinos à haute énergie est de savoir comment instrumenter un volume suffisamment grand pour détecter réellement un flux mesurable de neutrinos. » », explique Prohira, qui a eu l'idée d'utiliser des arbres comme antennes radio en réfléchissant à la manière de construire un instrument à grande échelle en utilisant une infrastructure déjà existante.

Bois tu le crois

L’idée des arbres comme antennes radio n’est pas nouvelle et remonte au début des années 1900. Mais ce n’est que dans les années 1960 et 1970, pendant la guerre du Vietnam, que l’armée américaine a enroulé de grandes bobines d’induction magnétique autour des arbres pour améliorer l’audibilité des signaux radio dans la jungle. Ses travaux ont montré que les arbres instrumentés produisaient des signaux plus forts et plus clairs que les antennes fabriquées. « Les études préliminaires que je peux trouver dans la littérature semblaient plutôt prometteuses », note Prohira.

Bien que les arbres fonctionnent sur une large gamme de fréquences radio, Prohira pense que beaucoup plus de travail sera nécessaire pour explorer leur fonctionnement à des fréquences intéressantes pour les détecteurs de neutrinos tau, qui sont plus élevées que celles normalement utilisées pour les communications radio. Les chercheurs devront également étudier les propriétés des ondes radio détectées par les arbres et voir à quel point il est facile de reconstruire les signaux des neutrinos qu'elles émettent. D'autres questions portent sur l'uniformité des signaux entre les différents arbres et les performances des différents types et espèces d'arbres.

Des physiciens proposent une immense installation européenne de neutrinos

La beauté des arbres, cependant, c’est qu’ils sont déjà en place. Prohira soutient que l'espacement naturel, souvent uniforme, des arbres dans les forêts devrait permettre de créer un réseau d'antennes arborescentes avec une disposition très similaire à celle proposée par l'expérience GRAND. Si un tel réseau est possible, il pourrait être utilisé pour étudier des événements tels que des sursauts gamma ou l’effondrement d’étoiles.

"Cela vaut vraiment la peine d'être exploré, car s'il s'avère relativement facile d'instrumenter les arbres et qu'ils fonctionnent assez bien comme antennes, cela pourrait ouvrir la voie à la possibilité d'instrumenter un réseau à grande échelle dans un réseau efficace", a déclaré Prohira. dit. Il prévient cependant qu’il peut y avoir « des défis logistiques particuliers liés à un détecteur forestier qui le rendent irréalisable ».

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• La source: https://physicsworld.com/a/seeing-the-wood-for-the-trees-could-forests-be-used-as-neutrino-detectors/