Axes de recherche

Le Persévérance a accueilli le premier détecteur de muons développé en juin 2023. 

CosmicSail à bord du Persévérance a deux objectifs : 

– Pédagogique : Sensibilisation au sujet de la physique des particules cosmiques et initiation à la démarche scientifique 

– Scientifique : Compléter les connaissances de la dynamique des muons sur les océans via la mise en évidence des phénomènes qui modulent leur variation et l’utilisation de modèles. Pour cela concevoir et réaliser des détecteurs à muons et les installer sur des voiliers volontaires, ce qui ne s’est jamais fait auparavant. 

Détecteur de muons en passerelle du Persévérance 

Premières mesures dès 2023 

Le nombre de détections montre une tendance à l’augmentation de Marseille au Spitzberg. Cette hausse pourrait être influencée par différents facteurs tels que l’effet de la pression, qui est anti corrélé, l’effet de la latitude, corrélé, et l’effet de la température de l’air. Des pics de détections ont été enregistrés lors des soirées du 02/07 et du 05/07, tandis que des minimums ont été observés les 24/06, 04/07 et 06/07. Les muons sont détectés par un courant (en mV) généré au niveau du photomultiplicateur (SiPM), avec l’amplitude du signal dépendant de l’énergie du muon. La majorité des détections se situent entre ~500 et 700 mV, et entre ~800 et 1200 mV, avec des valeurs de 3000 mV ou plus enregistrées dans des cas plus rares. L’augmentation du nombre de détections de Marseille au Spitzberg concerne l’ensemble du spectre d’énergies des muons détectés, mais est plus prononcée pour les détections supérieures à 1000 mV. 

En synthèse, le nombre de détections de muons montre une légère augmentation de Marseille au Spitzberg, influencée par plusieurs paramètres tels que la pression, la latitude, l’activité solaire et la température de l’air. Les variations de pression semblent aller dans le sens attendu d’une anticorrélation avec le nombre de détections, mais cette tendance doit être confirmée sur une période plus longue, notamment lors d’événements extrêmes comme des dépressions profondes. Le nombre de détections augmente avec la latitude, mais il est nécessaire de déterminer quelle part de ces variations est due aux changements de latitude, en utilisant un modèle approprié. 

Exemple de mesures par le détecteur de muons installé en passerelle du Persévérance. Gauche : (en haut, en gris) moyennes horaire des counts/minute de muons. En bleu gras: Moyenne glissante sur 12h. (au milieu) température de l’air données horaires d’après la station météo France du bord (en bas) pression atmosphérique données horaires d’après le capteur de P° du détecteur de muons. Droite : moyenne horaire du nombre de counts/minute le long du trajet de Persévérance du 16/06 au 20/09. 

Concernant l’activité solaire, une tendance à la baisse du nombre de détections a été observée lors des événements identifiés. Cependant, l’effet peut varier en fonction du type de tempête solaire, nécessitant ainsi des données supplémentaires sur une période prolongée, notamment lors de tempêtes solaires plus intenses. Le nombre de détections est également fortement corrélé à la température mesurée par le capteur. Une comparaison avec la température de l’air extérieur permettra de distinguer les variations dues aux fluctuations diurnes naturelles de la température, connues pour être corrélées à la production de muons, de celles causées par les variations de la température du capteur.