Actualités IRFU

Première cartographie thermique de planètes tempérées de taille terrestre

Une équipe internationale menée par Michaël Gillon (Université de Liège, FNRS) et Elsa Ducrot (CEA Paris-Saclay/Observatoire de Paris, ULiège) vient de réaliser une première mondiale : dresser la carte thermique de deux planètes rocheuses de taille terrestre situées dans le système TRAPPIST-1, grâce au télescope spatial James Webb (JWST). Les chercheurs ont observé les planètes TRAPPIST-1 b et c, deux mondes recevant respectivement quatre et deux fois plus de rayonnement que la Terre, en suivant l’évolution de leur émission infrarouge tout au long de leur orbite. Cette technique, dite de « courbe de phase thermique », permet pour la première fois de comparer directement la température entre la face éclairée et la face nocturne de planètes rocheuses tempérées hors du Système solaire. Ces planètes ont en effet la particularité de toujours montrer la même face à leur étoile, tout comme la Lune vis-à-vis de la Terre.

CMS mesure la masse du boson de Higgs avec une précision inédite

Lors de la conférence Moriond ElectroWeak 2026, la collaboration CMS a présenté une nouvelle mesure de la masse du boson de Higgs utilisant le canal de désintégration du boson de Higgs en deux photons, à partir des données du Run 2 (2016–2018) du LHC. Cette analyse s’appuie notamment sur de nouvelles techniques de calibration de la mesure de l'énergie des photons développées à l’Irfu, qui ont permis d’atteindre un niveau de précision inédit. Jusqu’alors la calibration de l'énergie des photons reposait sur la désintégration du boson Z, dont la masse est connue précisement, dans son canal de désintégration Z→e+e-. Non seulement les physiciens de l'Irfu ont totalement revue cette méthode mais ils on également utilisé le canal de désintégration du boson Z, beaucoup plus rare, avec un photon dans l'état final : Z→μ+μ-γ. Ceci permet d'affiner la calibration en prenant en compte la différence de réponse en énergie du calorimètre entre les électrons et les photons. La combinaison de ces deux améliorations et l'utilisation de toutes les données du Run 2 ont permis d'améliorer la précision par un facteur 2 par rapport à la dernière mesure fournie par l'expérience CMS dans ce canal et reposant uniquement sur les données enregistrées en 2016.

Une synthèse inédite sur l’Emission de Haute Energie du Centre Galactique

Un groupe de chercheurs d’APC, IRFU et IPAG ont compilé, dans une publication à paraitre prochainement sur Reviews of Modern Physics, les résultats principaux des études sur l’émission de haute énergie en provenance des régions centrales de la galaxie, obtenus par différentes équipes d’astrophysiciens dans les dernières 25 ans, notamment avec des observations de rayons X et gamma par des missions spatiales telles que XMM-Newton, Chandra et Integral, et par des observatoires au sol comme H.E.S.S. La synthèse se concentre sur la description des 600 pcs centraux de la voie lactée, une région appelée « Zone Centrale Moléculaire » (CMZ), dense d’étoiles, matière interstellaire, champs magnétiques, filaments non-thermiques, restes de supernovæ et autres objets et sources, qui se superposent et interagissent entre eux, générant des phénomènes extrêmes et uniques dans la galaxie. Au centre de la CMZ trône le trou noir supermassif (4 millions de masse solaires) plus proche de la Terre, identifié avec la source radio compacte Sagittarius A* (Sgr A*) et qui est l’objet d’observations massives à toutes longueurs d’onde depuis sa découverte en 1974. Voir pour plus de détails l’actualité de l'APC : Une synthèse des connaissances sur le cœur mystérieux de la Voie lactée

En route pour 2037 : l’Irfu verrouille le design de l’accélérateur ICONE

Début 2026, l’Irfu a remis la version finale du Livre#4 décrivant l’accélérateur linéaire du projet ICONE au Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche (MESR), aux directeurs scientifiques adjoints des CNRS Physique, CNRS Nucléaire et Particules et CNRS Chimie, ainsi qu’aux directeurs de la Direction de la Recherche Fondamentale (DRF) du CEA, de son Institut Rayonnement-Matière (Iramis) et de son Institut de Recherche sur les lois Fondamentales de l’Univers (Irfu). Ce document marque l’aboutissement de deux années d’Avant-Projet Détaillé (APD), menées en collaboration avec les équipes du DACM et du DIS, ainsi qu’avec des partenaires du CNRS/LPSC Grenoble et de l’INFN Legnaro. Cette étape structurante consolide les choix techniques, les performances attendues et la maîtrise des coûts et des risques du futur accélérateur.

Les éruptions solaires : des avalanches magnétiques prédites par les simulations magnétohydrodynamiques et confirmées par les observations de Solar Orbiter

Une collaboration internationale menée par les physiciens solaires du laboratoire LDE3 (Dynamique des Étoiles, des (Exo)planètes et de leur Environnement - DAp/CEA-IRFU), en partenariat avec les universités de Montréal et d’Oslo, a démontré que la dissipation d’énergie à l’origine des éruptions solaires se propagent en cascades, à l’image d’avalanches. Ces résultats, publiés dans Physical Review E (2025), s’appuient sur des simulations MHD (magnétohydrodynamiques) à haute résolution, qui révèlent que la dissipation d’énergie magnétique suit des lois universelles, indépendamment des "détails" des simulations où les mêmes règles s’appliquent à toutes les échelles. La simulation ne peut pas prédire une éruption spécifique, mais le comportement en avalanche menant à cet événement permet d'estimer la probabilité qu’une éruption de taille donnée se produise.

Hubble et Euclid zooment sur l’œil cosmique

Pour cette Image du Mois de l’ESA/Hubble, le télescope Hubble s’associe à Euclid, de l’ESA, pour offrir une nouvelle vue des vestiges visuellement les plus complexes d’une étoile mourante connue sous le nom de la nébuleuse de l’Œil de Chat, découverte pour la première fois en 1864 et situé à environ 4 300 années-lumière de la Terre. Bien qu’Euclid soit principalement conçu pour cartographier l’Univers lointain, il a observé la nébuleuse de l’Œil de Chat dans le cadre de ses relevés d’imagerie profonde. Dans l’image à grand champ obtenue par le télescope spatial Euclid, observant en lumière visible et infrarouge proche, la nébuleuse de l’Œil de Chat apparaît entourée d’un halo étendu de gaz éjecté par l’étoile centrale lors de phases successives de perte de masse. Ces structures correspondent à des couches de matière expulsées au cours des dernières étapes de l’évolution stellaire. L’observation sur un champ aussi large révèle aussi de nombreuses galaxies très lointaines en arrière-plan. Leur présence rappelle que les relevés astronomiques modernes permettent d’étudier simultanément les processus d’évolution des étoiles dans notre Galaxie et la distribution des galaxies à l’échelle cosmique.

Les défis expérimentaux des réactions nucléaires sur le plutonium-241

Grâce à une collaboration étroite entre plusieurs laboratoires de pointe, une avancée majeure a été réalisée dans l’étude du plutonium-241. Les équipes du JRC-Geel ont réussi à fabriquer des échantillons de plutonium spécifiquement enrichis en 241Pu, un isotope clé pour la production d’énergie nucléaire mais complexe à manipuler. En parallèle, le Département de Physique Nucléaire (DPhN) et le Département d’Électronique, des Détecteurs et d’Informatique pour la Physique (DEDIP) de l’Irfu, en partenariat avec le Service de Physique Nucléaire (SPhN) de la DAM/DIF, ont conçu et validé des détecteurs innovants capables de supporter un taux de comptage extrêmement élevé. Ces instruments, conçus pour résister à un bruit de fond α et β intense — avec une activité β du 241Pu atteignant 23 GBq et une activité α totale (238Pu, 240Pu, 241Am) dépassant 34 MBq —, ont permis de mener des campagnes expérimentales ambitieuses au CERN et au JRC-Geel en 2025 et début 2026. Les données recueillies, actuellement en cours d’analyse, fourniront des mesures précises des sections efficaces de capture et de fission du 241Pu. Ces résultats contribueront à améliorer les données utilisées par les physiciens du Service de physique des réacteurs et du cycle (DES/IRESNE), améliorant ainsi la fiabilité des simulations neutroniques. Ces mesures sont réalisées dans le cadre de la Collaboration n_TOF et de l’Accord de Collaboration CEA-JRC pour la sûreté nucléaire, avec le soutien du projet NACRE de NEEDS[1], et des projets européens APRENDE[2], EUFRAT[3] et EURO-LABS[4].

Le Neon-20 fait sensation au LHC

Au grand collisionneur (LHC, Large Hadron Collider) du CERN, des noyaux atomiques entrent en collision à haute énergie dans le but d’étudier le plasma de quarks et gluons (QGP) supposé ressembler à la matière présente dans l'univers seulement quelques microsecondes après le Big Bang. En analysant la distribution spatiale des hadrons émis de ce plasma, les scientifiques déduisent non seulement les propriétés du QGP initial mais aussi, de manière surprenante, certaines propriétés des noyaux entrant en collision. Ces dernières années, plusieurs études ont montré que la forme des noyaux collisionnés influence l'anisotropie spatiale des distributions hadroniques, constituant ainsi une signature dans la caractérisation de ces expériences à haute énergie.

Le futur Observatoire CTAO : un nouvel outil pour traquer la matière noire

Des astrophysiciens ont étudié comment le futur observatoire CTAO (Cherenkov Telescope Array Observatory) en construction au Chili à Paranal et aux îles Canaries à la Palma, pourrait détecter la matière noire sous forme de WIMPs (particules massives interagissant faiblement). Ces travaux dirigés par Emmanuel Moulin (Département de physique des particules de l’Irfu) et publiés dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, montrent que CTAO pourrait être bien plus sensible que les instruments actuels pour repérer ces particules mystérieuses dans la plage de masse du TeV et au delà. Cette étude examine la capacité des 3 types d'expérience : les recherches menées dans les accélérateurs de particules (au LHC), les expériences de détection directe (comme Xenon1T au laboratoire du Gran Sasso ou LUX-ZEPLIN dit LZ aux US) et le futur observatoire CTAO (Cherenkov Telescope Array Observatory) à détecter des signaux de matière noire en utilisant deux cadres théoriques : la Théorie effective des Champs (TEC) et les Modèles Simplifiés. Ce traitement commun permet une comparaison objective entre ces différentes methodes expériementales. Pour des WIMPs de masse proche du TeV (1 000 fois la masse d’un proton), CTAO pourrait améliorer d’un facteur 10 la sensibilité aux signaux d’annihilation de matière noire par rapport à telescope Cherenkov actuel en fonction comme H.E.S.S. Ces résultats soulignent la complémentarité unique entre CTAO, les expériences de détection directe et les recherches en collisionneurs pour explorer une large gamme de scénarios de matière noire, et démontrent que les observations de CTAO permettront d'accéder à la plage en masse encore inexplorée du TeV et inaccessible par les autres expériences.

L’expérience Double Chooz détecte les neutrinos émis par un réacteur nucléaire à l’arrêt : une première !

Les neutrinos sont des particules élémentaires qui ne sont sensibles qu’à l’interaction faible, une propriété qui en fait des messagers très utiles ! Véritables passe-murailles, ils traversent la matière sans être altérés, gardant intactes les informations des phénomènes qui les ont engendrés. Qu’ils soient émis par les réactions de fusion nucléaire au cœur du Soleil, offrant un regard sur le fonctionnement interne des étoiles, ou qu’ils précèdent la lumière des supernovæ, révélant les ultimes soubresauts d’un astre en fin de vie, les neutrinos sont des messagers uniques, autant fiables qu’insaisissables. Sur Terre, les antineutrinos émis dans les réactions de fission en chaine d’un réacteur nucléaire peuvent nous indiquer en temps réel l’état opérationnel voire même la composition du cœur. C’est dans ce domaine que l’expérience Double Chooz vient de franchir une étape importante. En réanalysant les données prises en 2017, l’expérience a, pour la première fois, pu capter les flux résiduels d’antineutrinos émis par un cœur de réacteur lors de ses périodes d’arrêt et ce pendant 25 jours cumulés. Cette avancée, issue d’une étude menée par les physiciens de l’Irfu et publiée fin 2025 [1], confirme une fois de plus l’intérêt du neutrino pour ce type d’applications sociétales.

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