Groupe F - Institut national des sciences de l`Univers

Groupe F
Interfaces interdisciplinaires
Michel Blay, Francois Costard, Francois De Oliveira, Franck Delahaye, Cécile
Engrand (coordinatrice), Raphael Garcia, Maryvonne Gerin, Jean-Claude
Guillemin, Julien Lavalle, Christian Marinoni, Franck Montmessin,
Olivier Parisel, Thomas Pino, Anne Renault, Philip Tuckey.
Document de prospective en Astronomie et Astrophysique 2015 - 2020
CNRS - INSU
Résumé
Les interfaces interdisciplinaires peuvent généralement se présenter sous deux formes : autour d'une
thématique fédératrice mobilisant plusieurs outils scientifiques (techniques expérimentales, modélisations,…),
ou sous la forme de plusieurs thèmes scientifiques développés autour d'un outil spécifique. Ces deux
aspects de l'interdisciplinarité sont habituellement couplés dans les thématiques aux interfaces de
l'astronomie et de l'astrophysique. Nous avons donc choisi une présentation de ce document principalement
par thématique scientifique, chacune comprenant une partie bilan et une section prospective, puis des
recommandations issues d'une consultation de la communauté par le biais d'un questionnaire en ligne.
L'étude des systèmes stellaires incluant notre système solaire est une discipline interdisciplinaire par
essence. Elle fait appel à un grand nombre de compétences relevant des sciences de la Terre, de
l'astronomie, et de la physique-chimie, voire la biologie (exobiologie). Les thématiques en planétologie sont
actuellement largement influencées par le grand nombre de missions spatiales de planétologie en activité ou
dans le paysage spatial. L'expérimentation, l'étude des échantillons extraterrestres et des analogues de
laboratoire restent indispensables pour apporter des informations complémentaires aux résultats issus de
ces missions spatiales. L'exobiologie commence à faire son entrée dans le domaine des exoplanètes, et
questionne la définition de la notion d'habitabilité de ces systèmes exoplanétaire.
La thématique d'Astrophysique et Univers primordial regroupe la physico-chimie du milieu
interstellaire, les astroparticules et la cosmologie, énergie noire, matière noire, qui sont des domaines
naturellement à l'interface entre l'INSU et l'INP et l'IN2P3. L'étude de la physique et de la chimie du MIS
concerne la dynamique et la structure du MIS aux grandes échelles, la formation des étoiles et des systèmes
planétaires, et les propriétés de la matière cosmique et sa complexification. L'interprétation des observations
astronomiques requiert une interaction forte entre observateurs, modélisateurs et physico-chimistes, pour
l'étude des processus par des modélisations et des expériences de laboratoire (analogues
spectroscopiques, réactions gaz-grains...). Les astroparticules ont largement été portées par l'astronomie
gamma, activité qui se poursuivra activement dans les prochaines années (CTA, LHAASO). L'astronomie X,
l'exploration du domaine d'énergie au delà du MeV, la recherche d'ondes gravitationnelles (advanced
VIRGO) et de matière noire (EDELWEISS III, XENON-1T) seront également des thématiques importantes
pour l'astroparticule, ainsi que la compréhension des émissions galactiques diffuses. En ce qui concerne la
cosmologie, deux approches sont envisagées : i) une approche pluridisciplinaire centrée autour de la
théorie/modélisation, concernant la matière noire et la formation des structures, la théorie de l'inflation, et
l'énergie noire; ii) des activités interdisciplinaires rapprochant théoriciens et expérimentateurs autour de
grandes expériences. Elles concernent l'étude du fond cosmologique (après Planck), les grands sondages et
sondages profonds (DES, eBoss, puis Euclid, DESI, LSST…).
Les systèmes de référence, la mécanique spatiale et céleste recouvrent les domaines de géodésie
spatiale, de systèmes de référence spatiotemporels, de mécanique céleste et spatiale, et de physique
fondamentale, notamment gravitationnelle. Ces études impliquent des interactions entre chercheurs de l'INP,
INSU, INSIS, IN2P3 et INSMI. Les prochaines années seront riches en évolution et innovations, par la
miniaturisation des horloges atomiques, l'intégration des techniques de géodésie spatiale et de métrologie
du temps, la surveillance de l'environnement via des senseurs inertiels atomiques, des tests de la relativité
générale en champs fort (LISA-Pathfinder, eLISA, MIGA, GRAVITY/VLTI) et en champ faible (Gaia,
MICROSCOPE, ACES).
1
Les liens des sciences humaines avec l'astronomie et astrophysique se concrétisent en particulier
dans un programme transversal d’histoire des sciences regroupant historiens et physiciens autour du rôle de
la précision de la mesure et de l’instrumentation dans le développement des sciences, en particulier en
astronomie. Se pose également le problème de la pérennisation des archives des observatoires.
Les moyens nécessaires à ces études interdisciplinaires sont extrêmement variés. Il vont de l'analyse
ou de l'expérience de laboratoire à l'utilisation des plateformes technologiques RENATECH et de grands
instruments (synchrotron, accélérateurs…), en passant par des outils de modélisation et de simulation
numérique sophistiqués.
En terme d'organisation et de financement de l'interdisciplinarité, l'enquête réalisée auprès de la
communauté a permis de mettre en relief plusieurs points durs pour lesquels nous proposons des
recommandations. Les plus marquants sont : i) le manque de visibilité de l'interdisciplinarité (et de la Mission
pour l'Interdisciplinarité du CNRS) – nous proposons de renforcer la visibilité de l'interdisciplinarité entre les
instituts du CNRS, par exemple en formalisant leurs liens sur des dossiers interdisciplinaires; ii) le ressenti
négatif (récurrent) de l'interdisciplinarité en ce qui concerne l'évaluation et le recrutement – nous
recommandons la reconnaissance et la dépénalisation de l'interdisciplinarité, en particulier au sein des
sections "monothématiques" du comité national; iii) le rôle prépondérant du soutien de base pour permettre
le démarrage d'une activité interdisciplinaire – nous demandons qu'il retrouve un niveau significatif; iv) le rôle
structurant des programmes nationaux (toutefois insuffisants en terme de financement) – nous
recommandons la poursuite du soutien de ces programmes, en étendant si possibles les possibilités de
financement pour permettre par exemple l'embauche d'un doctorant ou postdoctorant.; v) la lourdeur du
système administratif (multiplicité des guichets et manque de coordination) – nous demandons la
simplification de la gestion administrative des projets interdisciplinaires (qu'ils soient d'ailleurs
interdisciplinaires ou non).
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Introduction
Les interfaces entre l'astronomie-astrophysique et
les autres disciplines scientifiques sont nombreuses. Ce
document vise à retracer le squelette de ces interfaces
et leur mode d'articulation, en terme de bilan et de
prospective. Il aborde les interfaces au niveau du
système solaire, de l'univers primordial, des systèmes
de références et de la mécanique céleste, des sciences
humaines, et au niveau des moyens identifiés. Il décrit
également le rôle de la Mission pour l'Interdisciplinarité
du CNRS pour ces activités. Une analyse de
l'organisation actuelle de l'interdisciplinarité liée à
l'astronomie-astrophysique est ensuite présentée, et
des recommandations sont proposées pour les
prochaines années.
1. Thème A : Du système solaire
aux systèmes stellaires
1.1. Bilan du Thème A
A1 Planétologie comparée, système solaire
et Terre
Cette thématique éminemment interdisciplinaire
se concentre autour de 3 axes principaux : 1) Processus
de formation du système solaire; 2) Dynamique interne
et évolution des planètes; 3) Habitabilité des planètes.
Ces recherches impliquent de nombreuses équipes
issues des disciplines de l'astronomie-astrophysique,
des sciences de la Terre et de la physique de
l'atmosphère (géophysique, géochimie, minéralogie,
géomorphologie, etc.). Les données récentes des
sondes Cassini/Huygens, Venus Express, Mars Express,
MSL, MESSENGER, GRAIL, Dawn, et la ré-analyse des
données Apollo, constituent la base des recherches
actuellement développées pour l'étude des planètes et
des satellites du système solaire.
Avec les dernières missions spatiales, il est
devenu possible de combiner l’imagerie haute résolution
de surface avec une analyse spectroscopique
démontrant l'efficacité d’une approche dite de spectrogéomorphologie.
Par ailleurs, des études récentes évaluent l’impact
des évolutions climatiques sur la formation ou
dégradation des surfaces planétaires via l’utilisation de
modèles de climats globaux. Les atmosphères sont
également le siège d’une variété de processus faisant
interagir les disciplines de physique fondamentale, de
chimie
et
de
géophysique.
La
composante
atmosphérique est au cœur des projets de simulateurs
climatiques planétaires combinant tout un corpus
d’outils théoriques dont le degré de maturité pour des
corps tels que Mars, Vénus ou Titan se rapproche peu à
peu de celui des modèles climatiques déployés pour
l’étude du climat terrestre. La détermination de la
structure interne des planètes et des satellites (profonde
et sub-surface) et les modèles de dynamique interne de
ces objets (géodynamo planétaire, flux de chaleur et
dynamique interne) constituent également un volet
important de ces études. Les interactions entre le PNP
et le PNST se sont poursuivies concernant les
magnétosphères planétaires (notamment Mercure,
planètes géantes, exoplanètes…).
Pour
l'étude
des
surfaces
planétaires,
l’importance d'une approche comparative avec des
analogues terrestres implique des géologues de terrain
(études de régions semi arides en Namibie pour la
compréhension de la formation des lacs de Titan,
données de terrain provenant de Sibérie pour l'étude de
la dégradation du pergélisol martien, etc…).
Parmi les disciplines ayant montré un
engagement des chercheurs en sciences de la Terre au
cours des dernières années, on peut citer la sismologie
planétaire et la modélisation de la dynamique interne et
de l'évolution thermique des planètes (ré-analyse des
données Apollo et préparation à la mission INSIGHT),
l'étude du champ de gravité des planètes (missions
GRAIL, Dawn et champ de gravité de Mars), la
caractérisation de la sub-surface au moyen de radar
pénétrant (instrument MARSIS, préparation Rosetta),
l'étude des champs magnétiques planétaires et la
modélisation des dynamos (mission MESSENGER et
modélisations numériques), la détermination des
diagrammes de phase des manteaux et noyaux
planétaires (expérimentation minéralogique à hautes
températures et hautes pressions)…
De plus en plus d’outils développés pour la Terre
(outils théoriques et moyens d'observation) trouvent
également un support d’application pertinent sur les
autres corps planétaires, dans une logique sous-jacente
de planétologie comparée. On y trouve en particulier le
développement de modélisations expérimentales
originales qui font l'une des spécificités de la recherche
française (plateforme SERAC pour comprendre la
dynamique du régolite glacé de Mars, simulation des
écoulements type débris flows saisonniers observés sur
les dunes gelées de Mars, expérience MOMIE
reproduisant à la fois l’environnement UV et oxydant à la
surface de Mars…). L’étude des propriétés physiques
3
des atmosphères utilise également des modèles de
transfert radiatif et de photochimie, pour prédire
l'évolution des atmosphères terrestres et planétaires.
Cela requiert aussi l’intégration de données moléculaires
(propriétés
thermodynamiques,
spectroscopiques,
constantes cinétiques de réactions, etc.) dans une très
large gamme de température /pression qui font appel à
des spécialités dans les mécanismes de combustion.
Un aspect complémentaire à ces études est
apporté par la cosmochimie, l'analyse de la matière
extraterrestre primitive collectée sur Terre (météorites et
micrométéorites), ou par retour de missions spatiales
(échantillons de la comète Wild2 rapportés par la
mission NASA-US Stardust, et de l'astéroïde Itokawa de
la mission japonaise Hayabusa). La France possède une
des premières collections mondiales de météorites. Les
micrométéorites collectées au pôle sud (collection
CONCORDIA) contiennent également des objets
uniques,
probablement
d'origine
cométaire
(micrométéorites ultracarbonées). Les techniques
utilisées en sciences de la Terre sont applicables
directement sur ces échantillons extraterrestres pour
mieux caractériser les conditions et le contexte
astrophysique de formation du système solaire
(spectroscopies IR et Raman, ICP-MS, spectrométrie de
masse par émission ionique secondaire – SIMS…).
Cette dernière technique, initialement développée à
l'Univ. Paris Sud, permet dans le cas du NanoSIMS de
mesurer les compositions isotopiques d'échantillons
solides avec une très haute résolution spatiale (50-100
nm). La technique SIMS couplée à un détecteur à temps
de vol (TOF-SIMS) est également employée pour
l’analyseur de poussières COSIMA de la mission spatiale
ROSETTA, et les données (en cours d'analyse) donnent
accès à la composition organique et inorganique des
grains de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko.
A2 Physique stellaire
La description/modélisation de l'histoire complète
des étoiles, de leur naissance à leur mort en passant par
les interactions avec leur environnement fait appel à
nombre de domaines de la physique. De la mécanique
quantique à la gravitation newtonienne en passant par la
mécanique des fluides et la magnéto-hydrodynamique,
tous les domaines de la physique fondamentale sont
sollicités
pour
définir/modéliser/interpréter
les
phénomènes liés aux étoiles. Les avancées en physique
stellaire sont attendues tant au niveau de la structure
interne, en prenant en considération des processus dit
non standards, qu'au niveau de la description des
processus
physico-chimiques
jouant
un
rôle
prépondérant lors de la naissance et l'évolution ultime
de l'étoile.
La détermination des conditions des milieux où se
forment les étoiles, et des processus contrôlant cette
évolution dans les nuages moléculaires, est un élément
essentiel pour comprendre comment est déterminée
une des caractéristiques principales des étoiles, à savoir
sa masse. De celle-ci dépend toute l'évolution et la fin
de vie de l'étoile considérée ainsi que l'enrichissement
du milieu interstellaire auquel elle va contribuer. Pour
comprendre l'apparition des cœurs denses au sein des
nuages
moléculaires,
puis
leur
effondrement
gravitationnel donnant naissance aux protoétoiles
entourées d'un disque protoplanétaire, les études
théoriques couplent les effets de la gravitation avec une
approche magnétohydrodynamique prenant en compte
la présence d'un champ magnétique, la turbulence et la
thermodynamique du milieu. C'est par cette voie que
l'on cherche à comprendre comment est régie
l'efficacité de la fragmentation du gaz en régions
gravitationnellement instables, puis comment ces cœurs
pré-stellaires donnent naissance aux systèmes stellaires
simples ou multiples.
Le champ magnétique reste un élément
prépondérant dans la détermination de la structure et de
l'évolution des étoiles. En effet il participe à la régulation
de la rotation des étoiles, jouant le rôle de
frein/dissipateur du moment cinétique. Les champs
magnétiques stellaires sont naturellement reliés à la
question de la dynamo, tout comme le champ
magnétique terrestre. Cela a incité des physiciens
stellaires à se rapprocher des géophysiciens spécialistes
du domaine afin de profiter de l'expertise déjà acquise
dans la dynamo terrestre pour modéliser et mieux
comprendre les champs magnétiques stellaires.
La physique atomique et la physique moléculaire
sont des domaines étroitement liés à l'étude des milieux
astrophysiques en général et à la physique stellaire en
particulier. Que ce soit par l'intermédiaire de produits
dérivés des données atomiques et moléculaires tels que
les opacités, les accélérations radiatives, indispensables
dans les équations de physique stellaire ou de transfert
de rayonnement, ou bien via l'équation d'état
permettant de déterminer les conditions physiques du
système étudié, ou encore par les données brutes elles
mêmes, indispensables pour identifier et quantifier la
composition des étoiles, la connaissance des propriétés
microscopiques des plasmas stellaires impose une
étroite collaboration entre physiciens stellaires et
physiciens atomistes/moléculaires. Les expertises
présentes dans ces domaines en France ainsi que
4
l'étroite collaboration entre les différents acteurs placent
la recherche française dans une position motrice/à
l'avant poste dans le domaine.
La physique stellaire bénéficie depuis quelques
années du développement de l'astrophysique de
laboratoire, notamment des avancées réalisées dans la
simulation des chocs radiatifs et des jets sur des
installations comme les lasers de puissance ou les Zpinchs. Ces expériences permettent d'étudier le rôle de
différents mécanismes opérant dans les chocs
astrophysiques, en utilisant des facteurs d'échelles
basés sur les nombres sans dimension comme le
nombre de Mach. Ce domaine en plein développement
est très prometteur.
A travers ces exemples on voit le rapprochement
entre les expérimentateurs, les physiciens et les
physiciens stellaires se développer sans cesse. Les
collaborations entre chercheurs en astrophysique et en
physique sont déjà actives entre chercheurs, et
suscitent parfois le recrutement commun de doctorants
ou post-doctorants ou lors de demandes communes de
moyens en réponse aux appels d'offre des différentes
communautés. L'intégration au sein d'unité de
recherche
d'astrophysiques
de
physiciens(nes)
représente
une
autre
possibilité
favorisant
l'interdisciplinarité
A3 Les exoplanètes et l’exobiologie
Grâce à la mise en service d’observatoires dédiés
aux exoplanètes, en particulier pour la recherche de
transits (WASP, CoRoT, KEPLER), et les grands relevés
en vitesse radiale sur télescopes, le nombre de
découvertes d'exoplanètes s’est énormément accru ces
quatre dernières années. Ce ne sont plus seulement des
géantes gazeuses car progressivement la limite
inférieure de détection en masse s'est abaissée. Les
plus petites exoplanètes connues sont désormais de
taille comparable à la Terre.
La modélisation des exoplanètes a progressé,
aussi bien au niveau de la connaissance de leurs
atmosphères, de leur structure interne que de leur
composition. Il est par ailleurs devenu possible de
caractériser l’atmosphère de certaines exoplanètes par
leur transit et ainsi d’inférer directement des informations
sur leur composition (détection par exemple en 2007 de
vapeur d'eau dans l’atmosphère d’un Jupiter Chaud en
transit).
Peu à peu, l’exobiologie fait une entrée
irréversible dans le domaine des exoplanètes. La vie,
basée sur celle de la planète Terre, seul endroit à ce jour
où elle est observée, n’y est apparue qu’après des
étapes chimiques complexes dans l’atmosphère ou à la
surface, dont la production de composés organiques
suivie de modifications de cette composition liée au
vivant et à son évolution. Toutefois ce modèle n’est
peut-être pas unique. En revanche l'apparition de la vie
ne peut se faire que sous des contraintes chimiques et
physiques très fortes, en particulier, au niveau
énergétique.
1.2. Prospective Thème A
Les recherches en planétologie comparées sont
actuellement irriguées par les données des missions
spatiales telles que Cassini/Huygens, Mars Express,
Venus
Express,
Mars
Science
Laboratory,
MESSENGER, GRAIL, Dawn... Un objectif est de
poursuivre cet effort d’incitation de nouvelles équipes
issues de disciplines comme celles des sciences de la
Terre
(géophysique,
géochimie,
minéralogie,
géomorphologie, etc.) et de l’atmosphère à s’intéresser
à ces données via une approche résolument
interdisciplinaire.
Les prochaines missions martiennes, MAVEN
(2014), ExoMars (2016-2018), INSIGHT (2016) et Mars
2020, dans lesquelles la France est très impliquée,
apporteront des données nouvelles et complémentaires
sur l’étude des interactions du vent solaire (chimie des
milieux ionisés) avec les atmosphères planétaires, sur les
intérieurs planétaires et l’évolution des surfaces en
étroite interaction avec les changements climatiques
planétaires. La communauté scientifique française
participant de manière significative à MAVEN rassemble
des experts de divers horizons car le système Mars y est
appréhendé de manière globale et exhaustive, des
mécanismes de chimie-transport dans la basse
atmosphère aux mécanismes de dissociationrecombinaison-échappement dans l’ionosphère pour
une
étude
approfondie
des
mécanismes
d’échappement ayant progressivement appauvri Mars
de son enveloppe fluide et ayant conduit au climat froid
et sec qui la caractérise aujourd’hui. En parallèle, des
initiatives originales à l’échelle nationale pour la
compréhension des interactions soleil-climat terrestre
sont en train de prendre corps (prospective CNES). Ici
encore, la notion de couplage (ionosphère-atmosphère
neutre) occupe une position centrale, faisant interagir
spécialistes de la haute atmosphère et climatologues.
L’horizon ExoMars 2016 propose un autre point
d’ancrage pour l’interdisciplinarité. Le concept de
mission en orbite repose sur la détection et la
cartographie des gaz traces de l’atmosphère de Mars
afin de mettre en évidence une activité géophysique (ou
plus spéculatif, une activité biologique) résiduelle. Ce
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type d’analyse reposera sur des compétences en
spectroscopie, chimie des atmosphères, et géochimie
(si des réactions sont suspectées se produire en surface
ou en profondeur).
La mission INSIGHT, pour laquelle la France
fournit l'instrument principal de la mission (SEIS),
impliquera de nombreux sismologues, pétrologues, et
géophysiciens français.
De nombreuses missions spatiales s'intéresseront
également à la détermination de la structure interne et
du champ de gravité des corps sans atmosphère et
astéroïdes (Rosetta, GRAIL, INSIGHT, missions
Discovery NASA …). Les instruments géophysiques
déployés par ces missions trouvent des applications, ou
sont associés à, des objectifs astrophysiques dans le
domaine radio, car les objets en question présentent un
niveau de bruit très faible pour les ondes radios de
fréquences inférieures à 20 MHz.
Dans ce cadre, l'exploitation des données en
imagerie martienne reste insuffisamment mise en avant.
Il est vraiment nécessaire d'impliquer un bien plus grand
nombre de chercheurs venant de disciplines voisines
(Sciences de la terre, Géophysique, Physique,...) pour
une utilisation conjointe de ces données. La poursuite
de ces efforts grâce à l'apport des prochaines données
satellitaires d'une part, et de la modélisation numérique
et analogique d'autre part, est à encourager.
Dans ce contexte, les projets visant à préparer et
soutenir directement l'analyse et l'interprétation des
données des missions spatiales en cours et à venir
doivent être fortement encouragés. Ces projets incluent
notamment les analyses et les simulations de
laboratoires (synthèses, pétrologie expérimentale y
compris à hautes pressions et températures, expositions
aux rayonnements et particules,…), les observations sol
coordonnées avec les observations spatiales, l'analyse
de données déjà existantes disponibles pour la
communauté
internationale,
les
modélisations
numériques des dynamiques internes et géodynamos
planétaires en préparation ou exploitation de résultats de
missions planétaires.
L'étude d'environnements extrêmes comme celui
de la planète Mars, peut permettre de mieux
appréhender le rôle joué par des processus peu étudiés
sur Terre, comme le rôle de la sublimation
(thermokarsts), de la fracturation thermique à basse
température (polygones), du rôle des variations de CO2
dans l'atmosphère et dans le pergélisol, ou du rôle des
saumures dans la modification des morphologies dans
les milieux froids terrestres.
Il convient également de réfléchir à une meilleure
stratégie d’exploitation et de valorisation des données
spatiales, qui passe sans doute par la mise en place de
centres de données sur l’imagerie, les champs de
données physico-chimiques et la spectroscopie des
solides, et le développement d’outils correspondant.
Avec la mission CASSINI-HUYGENS, et très
prochainement les missions ROSETTA, DAWN ET NEW
HORIZONS, les données spectroscopiques sur diverses
surfaces glacées du système solaire nécessitent
l’acquisition de spectres de référence en laboratoire de
tholins complétée par des mesures qui serviront à
l’analyse des données de la mission JUICE (ESA-L1).
L’étude des caractéristiques de l’océan présent sous la
croute de glace de Ganymède se fera via des données
gravimétriques, topographiques et magnétiques et
nécessitera l’acquisition préalable de données
expérimentales
(densité,
conductivité
électrique,
propriétés thermodynamiques) sur des liquides salés et
phases glacées.
Il est à noter que si les communautés des
géophysiciens
(Sismologie,
radar
pénétrant,
magnétisme...) des sciences de la Terre et celle des
modélisateurs (dynamique interne) sont fortement
sensibilisées
aux
thématiques
planétaires,
les
expérimentateurs minéralogistes et géochimistes sont
moins fortement impliqués, alors qu'ils disposent d'outils
d'investigation directement applicables à des planètes
plus petites que la Terre. Un effort pourrait être conduit
dans ce sens.
Cette recherche pourrait également bénéficier du
développement de dispositifs pour la production de
standards analytiques (par implantation) ou de
simulation d'évolution de la matière dans le milieu
interplanétaire par irradiation par des accélérateurs ou
implanteurs (e.g. GANIL, SIDONIE/ARAMIS), et
permettra de fournir différents types de standards utiles
à la communauté de géochimie et cosmochimie
(dispositif INGMAR).
Dans le cadre de la physique stellaire, les
interactions entre astrophysiciens et physiciens se sont
mises en place naturellement, il faut les encourager par
différentes actions incitatrices.
Au sujet de l’étude des origines de la vie sur Terre
et des conditions qui ont permis la formation et
l’évolution de la vie, il faut noter que des collaborations
ont été initiées via le programme interdisciplinaire EPOV
(aujourd'hui disparu) entre les sciences des «planètes et
de la vie » et les sciences de l’ingénieur. Dans ce
contexte, l’étude de l’habitabilité du cratère martien Gale
par la mission MSL offre une belle opportunité de
coopération entre exobiologistes, géologues et
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climatologues. La détection d’argiles produites en milieu
aqueux, mais aussi de grès, démontrent que le site
présente un fort potentiel d’habitabilité passé.
Bien avant de rechercher la vie sous forme de
biomarqueurs, de nombreuses questions se posent au
niveau des exoplanètes : quelles compositions
atmosphériques sont compatibles avec une organisation
complexe de la matière organique ? Quels indicateurs
peuvent être utilisés pour établir la présence d’une
chimie organique ? Quels constituants gazeux doivent
s’y trouver ? Comment évaluer la complexité de cette
chimie sur la base des mesures de composition de
l’atmosphère et de leur incertitude ? La non-sélection du
projet de mission d’EChO dans le cadre du volet M3 de
Cosmic Vision marque un coup d’arrêt pour l’évolution
du caractère interdisciplinaire de ce thème (malgré le
lancement programmé du JWST). La mission
sélectionnée, PLATO, si elle doit permettre de réaliser un
inventaire étendu des systèmes exoplanétaires, n’offrira
pas la possibilité d’étudier les exo-atmosphères. La
question de l'habitabilité des exoplanètes est
indubitablement un thème émergent, autant d'un point
de vue observationnel que théorique. Il faudra ainsi
mieux caractériser les planètes situées dans la zone
habitable (tempérée) de leur étoile, en fonction des types
spectraux de ces dernières. Plusieurs projets sont
impliqués dans cette recherche, comme SPIRou/CFHT
pour les étoiles M, ou ESPRESSO/VLT et PLATO/ESA
pour les étoiles solaires, mais ne permettront pas de
caractériser les atmosphères des exoplanètes, comme
le proposait EChO. L’Exobiologie devra poursuivre sa
réflexion et ses recherches sur les paramètres physiques
et les compositions chimiques qui sous-tendent cette
notion d’habitabilité.
2. Thème B : Astrophysique et
Univers primordial
2.1. Bilan du thème B
B1 La physico-chimie du milieu
interstellaire (MIS)
Les recherches développées sur le milieu
interstellaire et plus largement en astrochimie font appel
à des fortes collaborations entre laboratoires relevant de
l'INSU, de l'INP et de l'INC. Le programme national
PCMI a joué un rôle structurant majeur dans cette
thématique, en catalysant les initiatives et permettant la
création d'une communauté interdisciplinaire forte,
rayonnant au niveau européen.
L'abondance de certains composés dans les
régions soumises au rayonnement UV, comme par
exemple des radicaux et des ions réactifs, ne peut
s'expliquer que par la seule chimie en phase gazeuse.
Dans les régions froides des nuages moléculaires, les
grains sont couverts de manteaux de glace qui jouent
un rôle important dans la synthèse d'autres molécules,
qui sont observées en phase gazeuse lorsqu'elles
s'échappent des manteaux. De nombreux travaux de
laboratoire menés à l’interface de l’astrochimie et de la
synthèse organique sont donc nécessaires pour
comprendre la chimie qui s’opère dans ces milieux aussi
bien en phase gazeuse que solide. En surface, les
synthèses de molécules simples (eau, méthanol, …)
sont les premières à se produire, précédant des
complexifications successives menant à des entités de
plus en plus sophistiquées (biomolécules prébiotiques)
qui font la transition avec l’exobiologie. Peut-on trouver,
dans le milieu interstellaire (MIS), ces molécules dites
prébiotiques en chimie de la Terre Primitive que sont les
acides aminés ou les α-aminonitriles précurseurs, les
sucres, les bases puriques ou pyrimidiques ou encore
des molécules chirales ?
Tous ces composés sont amenés à révéler une
chimie encore plus complexe du MIS que celle
envisagée à ce jour. On peut noter la détection récente
de C60 et C60+ observés en émission IR et
accompagnant dans certaines régions les bandes
infrarouges aromatiques (AIBs).
L'étude de la formation des particules solides
procède par des synthèses d'analogues en laboratoire,
dont les propriétés structurales et optiques peuvent être
finement mesurées et confrontées aux signatures
astrophysiques. L'enjeu est non seulement la fabrication
des meilleurs analogues, mais aussi le développement
des techniques de mesures (par exemple pour
l'émissivité des nanograins dans l'infra-rouge) ainsi que
des approches théoriques permettant de modéliser
finement les propriétés optiques à partir de la
composition, de la structure et éventuellement la
température de la particule.
La première synthèse de molécules d’eau sur une
surface froide à partir d’atomes H et O a été réalisée en
laboratoire. Parallèlement, des mesures du taux de
photo-désorption de manteaux de monoxyde de
carbone ont été effectuées dans une grande gamme
d'énergie des photons UV (ligne DESIRS du synchrotron
SOLEIL). Elles montrent la grande variabilité de ce taux
en fonction de l'énergie des photons, ce qui souligne
l'importance de ces mesures pour les modèles
astrophysiques.
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L'étude de la formation par voies photochimique
ou thermique (réchauffement avant désorption) de
molécules complexes dans les manteaux de glace
simulant les grains a permis de proposer une voie de
synthèse de certaines espèces déjà détectées en phase
gazeuse
(aminoacétonitrile,
cyanoformaldéhyde,
méthanimine, …) et de prédire la formation de
composés divers dont certains ont été observés depuis
(carbodiimide ou cyanométhanimine) : ces travaux
illustrent la pertinence des simulations en laboratoire.
Par ailleurs, des analyses chromatographiques
réalisées sur des résidus organiques obtenus après
réchauffement d’analogues de glaces interstellaires
soumis à un rayonnement UV polarisé circulairement
montrent que ces échantillons contiennent un excès
énantiomérique significatif d'un acide aminé chiral,
l'alanine. Il est ainsi envisageable de produire dans des
conditions interstellaires, des molécules chirales avec un
excès énantiomérique : cette observation étaye
l’hypothèse d’une origine cosmique d’un excès
énantiomérique des acides aminés (excès observé dans
les météorites), initiateur de l’homochiralité rencontrée
chez tous les systèmes vivants sur Terre.
De façon plus générale, la recherche de
molécules complexes (y compris des molécules chirales)
en phase gazeuse dans le MIS n’est possible que si
leurs spectres – en particulier dans la région microonde
pour les molécules possédant un moment dipolaire –
ont été préalablement enregistrés et analysés en
laboratoire. De multiples cibles ont ainsi été définies
pour donner aux astrophysiciens les outils nécessaires à
leur détection. A cet égard, les travaux de modélisation
théorique des signatures spectrales restent sinon un
guide, du moins un garde-fou essentiel en indiquant de
façon de plus en plus précise dans quel(s) domaine(s)
spectral(-aux) chercher telle ou telle signature.
Les composés détectés selon les approches
menées dans le cadre de l'astrophysique moléculaire de
laboratoire, expérimentale ou théorique, permettront
d’affiner notre compréhension de la chimie de ce milieu
et d’améliorer notre capacité à prévoir les autres entités
présentes au vu de différents modèles chimiques. Ces
modèles doivent cependant s'affiner, en particulier en
s'appuyant sur les taux de formation prédits tant par les
calculs
de
chimie
théorique
(recherche
de
chemins/mécanismes réactionnels pertinents dans le
cadre MIS) que par les calculs collisionnels, seuls à
même de fournir des constantes de vitesse, deux
approches pouvant remédier à l'absence de données
expérimentales.
B2 Astroparticules
Le terme d'astroparticule désigne un champ de
recherche interdisciplinaire par essence et la
communauté scientifique associée comprend des
astrophysiciens, des cosmologistes et des physiciens
des particules et des noyaux, théoriciens et
expérimentateurs ou observateurs (INSU, CEA, IN2P3,
INP). Ce domaine de recherche, qui a essentiellement
émergé dans les années 1990, est à présent clairement
identifié en astrophysique et en physique des hautes
énergies aux plans national et international, bien que les
définitions puissent varier d'une communauté à l'autre.
Les contributions françaises sont très visibles,
notamment
dans
les
grandes
collaborations
expérimentales (le contingent de théoriciens est plus
modeste, mais également très bien identifié au plan
international). Les aspects de cosmologie sont traités
plus spécifiquement dans la section suivante, mais il est
clair que les liens sont parfois très étroit entre ces
derniers et ceux que nous développons ci-dessous.
Les grandes problématiques scientifiques de
cette thématique concernent essentiellement des
phénomènes astrophysiques ou cosmologiques induits
par des particules et noyaux standard ou exotiques à
basse et haute énergie, ou par des environnements
extrêmes, dont les observables peuvent être
typiquement multi-longueurs d'onde, multi-messagers,
et multi-échelles astrophysiques. Ces phénomènes
relèvent pour l'essentiel de processus non-thermiques,
d'événements violents, ou d'états extrêmes de la
matière (densité, champ magnétique). Ils peuvent être
associés à de la physique fondamentale standard
(sources, accélération, transport des rayons cosmiques ;
ondes gravitationnelles) et à de la physique plus
spéculative ou non-standard (étoiles étranges, particules
exotiques, origine de la matière sombre). L'étude de ces
questions a tiré grand profit, du point de vue
observationnel, de la mise en commun ou du transfert
des techniques et savoir-faire instrumentaux les mieux
maîtrisés par les différentes communautés impliquées.
Bénéficiant de l'expérience de l'INSU dans les
programmes d'observation essentiellement en radio et
rayons X, le domaine des astroparticules se caractérise
également par l'existence de grandes collaborations
expérimentales et par un développement instrumental
très conséquent initiés par l'IN2P3 et le CEA dans le
domaine des hautes énergies – il existe une bonne
complémentarité entre instruments au sol et instruments
spatiaux. Les relais théoriques et phénoménologiques
se trouvent essentiellement à l'INSU et IRFU pour la
physique fondamentale standard, et à l'INP, IPhT, et
IN2P3 pour la physique non-standard (avec toutefois un
rôle important de l'IN2P3 pour l'astrophysique nucléaire
8
standard). Les activités de recherche se structurent tout
particulièrement au sein du PNHE (promotion du GDR
PCHE au rang de PN en 2012), et de manière moins
marquée dans le PNCG, plus dédié à la cosmologie (le
GDR Terascale de l'IN2P3-INP incorpore également un
volet astroparticule – dédié aux recherches de matière
noire – tout comme le GDR neutrino).
Ces dernières années ont été particulièrement
marquées par les résultats du satellite Fermi, dont la
collaboration associée implique des équipes de l'IN2P3,
de l'IRFU et de l'INSU, et dont les contributions ont été
nombreuses à toutes les échelles de la structure. Ces
résultats ont touché un éventail impressionnant de
sujets d'astrophysique (sources galactiques et
extragalactiques,
accélération
et
transport
du
rayonnement cosmique, pulsars, matière sombre,
sursauts, etc.), impliquant tous les instituts dans la
phase d'interprétation. Autre expérience spatiale
prometteuse et inédite, bien que s'adressant à une
communauté a priori plus restreinte que Fermi, AMS02
(forte implication de l'IN2P3) a déjà produit des résultats
de tout premier plan sur la mesure directe des rayons
cosmiques galactiques du MeV au TeV, dont la qualité
est sans précédent. Ces observations permettront de
mieux comprendre, contraindre, et caractériser le
transport du rayonnement cosmique, ingrédient
essentiel à la compréhension des émissions galactiques
diffuses en gamma (Compton inverse et composante
hadronique) et radio (synchrotron). On peut également
noter dans ce cadre l'intérêt des données de Planck
pour cette physique, et vice-versa.
Autre maillon de l'astroparticule s'articulant de
manière clairement interdisciplinaire, l'astrophysique
nucléaire bénéficie d'une grande expertise de l’INSU
pour l'observation des raies atomiques et pour les
mesures des abondances isotopiques (nucléosynthèse
stellaire, micrométéorites) et de l'apport de l'IN2P3 pour
la mesure de certaines sections efficaces, taux de
réactions et plasma de quark gluon via les accélérateurs
(e.g. Tandem-ALTO, GANIL-SPIRAL2, Alice-LHC). De
manière plus globale, la mesure fine des sections
efficaces à basse ou haute énergie est un élément
essentiel pour un grand nombre de sujets en
astroparticule, qui a un impact direct sur l'interprétation
des observations astrophysiques associées. Les
rayonnements cosmiques produisent également un
bombardement continuel des surfaces glacées
(satellites, astéroïdes) et des grains interstellaires. Ce
bombardement induit des réactions chimiques non
thermiques responsables de la formation d'un grand
nombre de molécules et de l'évolution de la structure du
matériau solide. Ces réactions sont étudiées en
laboratoire en bombardant des analogues refroidis à
basse température (10-150 K) avec des faisceaux d'ions
accélérés.
Concernant la communauté plus éparse des
théoriciens, on peut constater un dialogue accru avec
les expérimentateurs ou observateurs, qui se caractérise
par une participation croissante aux grandes
collaborations ou à la réflexion autour de projets
instrumentaux. Il semble acquis que cette proximité soit
un élément important dans ce domaine de recherche,
bénéficiant aux deux parties. Elle n'implique toutefois
pas nécessairement un impact ou une visibilité plus
importants pour les théoriciens, car un petit nombre de
collaborateurs est caractéristique de leurs méthodes de
travail. Le degré de structuration et d'interaction dépend
clairement des sujets et des équipes.
L'astroparticule se caractérise également par des
sujets ou des instruments exploratoires. Ceci est par
nature constitutif des développements théoriques
(neutrinos, matière sombre, axions, états extrêmes de la
matière). Côté instrumental, l'observatoire AUGER est
passé par cette phase avant d'acquérir son statut de
référence internationale. Parmi les expériences
exploratoires, on citera ANTARES, expérience de
détection de neutrinos opérant depuis 2008 dans les
fonds méditerranéens (surface de collection ~0.1 km2)
dont le défi est d'observer des neutrinos de haute
énergie d'origine astrophysique. Si l'existence de ces
neutrinos ne fait aucun doute (une part importante de
l'émission
gamma
provient
de
mécanismes
hadroniques), les volumes nécessaires pour leur
détection dépassent le km3. Cela caractérise l'horizon à
atteindre pour ce type d'instruments (atteint par la seule
l'expérience concurrente IceCUBE à ce jour). On notera
également les interféromètres développés pour la
détection d'ondes gravitationnelles (e.g. advanced
VIRGO), dont les performances actuelles, bien
qu'encore limitées au regard des objectifs scientifiques,
relèvent d'un tour de force technologique. Enfin, les
instruments de détection directe de matière noire
entrent dans cette catégorie (EDELWEISS, XENON100), mais ont déjà acquis un potentiel d'impact très fort
au plan international. Toutes ces expériences sont le
fruits d'un fort investissement de l'IN2P3, et ont de
manière générale des liens très forts avec la physique
des particules (standard et au-delà). Certaines fédèrent
déjà des activités trans-disciplinaires, mêlant théoriciens
et expérimentateurs de différents instituts, ce qui est
assurément un aspect important pour de tels projets.
Parmi les objectifs scientifiques communs, on peut noter
que la physique des sursauts gamma a suscité le
rapprochement récent des communautés gamma,
neutrinos, et ondes gravitationnelles.
9
B3 Cosmologie, Matière noire, énergie noire
La cosmologie étudie la structure à grande
échelle de l'espace-temps. Elle fait intervenir des
échelles de temps, d’espace et d’énergie qui lui
permettent de tester de nombreuses extrapolations du
modèle standard de la physique des particules et de la
relativité générale. Elle représente donc le carrefour idéal
où physique fondamentale, physique des particules et
astronomie se rencontrent. En effet, irriguée par des
données observationnelles abondantes et de précision
inégalée, la cosmologie est devenue, ces dernières
années, un terrain de recherches fertile et précis, où les
prédictions et hypothèses théoriques sont testables
empiriquement.
Des avancées importantes ont été obtenues dans
la mesure des paramètres constitutifs du modèle
cosmologique de Friedmann-Lemaître. Par exemple,
grâce à de grandes campagnes observationnelles au sol
(Sloan Sky Digital Sky Survey) et dans l’espace (Planck),
le taux d’expansion de l’univers H0, sa courbure spatiale
Ωk et son contenu de matière Ωm sont désormais
connus avec une précision relative inferieure à 5%.
D’autres analyses, auxquelles les astronomes et les
physiciens théoriciens français ont participé de façon
visible et reconnue, ont permis d’affiner le modèle
cosmologique standard fondé sur la Relativité Générale
et
d’améliorer
notre
compréhension
de
la
phénoménologie cosmique, tant dans ses aspects
primordiaux (modèles inflationnaires) que dans son
histoire récente (modèles d’énergie noire).
En ce qui concerne l’univers primordial, on
remarque notamment les contraintes sur l’amplitude de
l'indice spectral scalaire et du rapport tenseur-scalaire
des fluctuations primordiales, ainsi que des nongaussianités primordiales. Cela a permis de restreindre
la classe de modèles inflationnaires mono- et multichamps, cohérents avec les données du fond diffus
cosmologique (CMB), notamment celles issues de la
mission spatiale Planck Surveyor. Parmi les activités
porteuses on mentionne aussi les études de la
nucléosynthèse primordiale, des champs magnétiques
primordiaux, et des effets de lentille gravitationnelle sur
le fond diffus cosmologique.
A plus basse énergie, une intense activité
synergique entre théoriciens, phénoménologues et
observateurs a été engendrée par l’observation de
l’expansion accélérée de l’univers. Des résultats
marquants ont été obtenus dans l’étude théorique et
phénoménologique
des
modèles
d'accélération
alternatifs au mécanisme dit de la constante
cosmologique, c.-à-d. des modèles où la force de
gravitation est modifiée à très grande distance et faibles
courbures. On mentionne la théorie effective de l’énergie
noire, les modèles avec dimensions supplémentaires ou
avec des termes cinétiques non-standard inspirés de la
théorie des cordes, les modèles Galileon, la théorie de
Horndensky ou encore la gravitation massive et les
mécanismes d’écrantage gravitationnel. Des travaux
intéressants ont été menés pour étudier l’influence
d’éventuelles interactions de l’énergie noire avec la
matière noire, ou encore explorer les éventuelles
propriétés d’instabilité gravitationnelle de l’énergie noire.
Une activité importante a également concerné les tests
du modèle standard de la cosmologie et, en particulier,
de ses hypothèses fondamentales (principe d’isotropie
et
d’homogénéité,
invariance
des
constantes
fondamentales de la nature). La compréhension des
structures à grande échelle de l’univers a progressé
notamment grâce au développement de nouvelles
approches perturbatives pour le calcul du spectre de
puissance des fluctuations de matière et au
développement de nouvelles statistiques d’ordres
supérieurs.
2.2. Prospective Thème B
Milieu interstellaire
L'étude de la physique et de la chimie du MIS
peut se structurer autour de trois grandes questions :
a) la dynamique et la structure du MIS aux grandes
échelles ; b) la formation des étoiles et des systèmes
planétaires ; c) les propriétés de la matière cosmique et
sa complexification.
Au cœur de ces trois thèmes, les signatures
spectrales en absorption et en émission des
composantes de la matière cosmique fournissent les
précieux traceurs des conditions physiques et chimiques
de ces régions, à toutes les échelles, des galaxies
jusqu'aux régions de dissipation des turbulences.
L'étude des caractéristiques de la poussière et des
molécules, de même que leur évolution selon les
conditions physiques, forme un champ d'études
fortement interdisciplinaire.
Parmi les problématiques soulevées par ces
environnements astrophysiques, la question de
l'évolution physico-chimique de la matière dans les
zones de chocs, sous irradiation par le rayonnement
cosmique, X et/ou UV n'est et ne sera abordée que
grâce à l'utilisation des grands instruments (faisceaux
d'ions, rayonnement synchrotron...) et de nombreux
efforts de simulations, expérimentale ou théorique, en
laboratoire.
10
Étudier l'évolution de cette matière nécessite au
préalable d'en avoir identifié ses composantes : c'est le
travail d'identification entrepris aussi bien sur la matière
solide que gazeuse, en particulier l'inventaire des
molécules présentes dans le milieu interstellaire (neutres,
radicaux et ions) observées en grand nombre qui
permettra de progresser dans notre connaissance de la
chimie du MIS. Les détections de ces nouvelles
molécules et les modalités de leur détection
spectroscopique apportent en effet d'importantes
contraintes aux réseaux de réactions chimiques
permettant la simulation de l'évolution dynamique et
chimique des objets astrophysiques. Ainsi, une évolution
en cours est l'élaboration de modèles physiques et
chimiques de plus en plus complexes : ces modèles
sont régulièrement alimentés et affinés par les données
physico-chimiques issues de l'astrophysique moléculaire
de laboratoire.
L'objectif
des
prochaines
années
est
l'amélioration des réseaux chimiques, d'une part pour
prendre en compte les interactions gaz-grains et,
d'autre part, en élaborant des modèles couplant la
chimie hors équilibre, la dynamique et les propriétés
physiques du milieu. Cette activité implique une
interaction forte entre modélisateurs, observateurs et
physico-chimistes. Un des points les moins avancés
concerne les processus de formation et de
complexification de la matière cosmique, de la formation
de H2 à celle des grains, en passant par les molécules
organiques complexes, gardant en tête que l'essentiel
de la complexité relève vraisemblablement de processus
se produisant à la surface, voire à l'intérieur, des grains.
L'enjeu reste alors et encore la fabrication d'analogues
en laboratoire simulant expérimentalement les conditions
physiques et chimiques du MIS et en confrontant les
signatures spectrales, expérimentales ou théoriques, de
ces matériaux, en absorption et en émission, aux
observations astronomiques ainsi qu'à l'analyse de la
partie la plus primitive des échantillons de matière
extraterrestre météoritique et micrométéoritique. Les
observations motiveront également la poursuite des
études sur les processus chimiques à l'interface
gaz/solide telles que photo-désorption ou désorption
chimiques mises en jeu dans et sur les glaces
moléculaires. Ces travaux viseront aussi à quantifier le
potentiel prébiotique de ces matériaux et à mieux cerner
l'héritage pré-stellaire dans la nébuleuse solaire
primitive.
C'est donc un vaste champ d'études impliquant
des TGI, des expériences de laboratoire et des travaux
théoriques abordant résolument la complexité avec des
précisions sans précédent, menés dans des instituts
relevant principalement de l'INP, l'INC, l'IN2P3, l'INSIS
et l'INSU, qui accompagnent ces grands thèmes
associés au MIS. Ces études ont jusqu'ici trouvé de
forts soutiens dans le cadre de Programmes et réseaux
Nationaux (par exemple, et non exhaustifs : ARCHES,
EMIE, EPOV, PCMI, PNP) qui ont permis de fédérer des
communautés autour des thématiques précédentes
dans un cadre pluri/multi/interdisciplinaire. Ces actions
ont été extrêmement appréciées et ont grandement
assuré une structuration des thématiques. Il ne peut
qu’être souhaité qu'elles se poursuivent ou que d'autres
viennent compenser celles qui sont achevées.
Astroparticules
Science
Les astroparticules ont été grandement portées
par l'astronomie gamma durant ces dernières années où
le satellite Fermi incarne l'un des plus grands succès
récents du domaine. Alors qu'au sol HESS2 voit sortir
de très encourageants premiers résultats, CTA
(Cerenkov Telescope Array) se positionne à présent
comme le projet majeur des prochaines années
(collaboration internationale impliquant notamment
l'Europe, les Etats-Unis et le Japon), visant d'une part à
faire le lien entre Fermi et les télescopes gamma au sol,
et d'autre part à explorer de manière fine le domaine
d'énergie au-delà de 10 TeV. D'autre part, le projet
chinois d'un observatoire à haute altitude, LHAASO,
offrira la possibilité de rechercher les sources de rayons
cosmiques à travers les contreparties en gamma avec
une grande sensibilité, et ce de manière complémentaire
au projet CTA grâce au large champ de vue et au cycle
utile proche de 100%. La communauté des sursauts
gamma va quant à elle se focaliser plus nettement sur la
préparation de la mission SVOM, dont la relance semble
actée. Se posent à présent les questions des nouvelles
générations de satellites X, et de l'exploration du
domaine du MeV, toujours vierge à ce jour, pour
lesquelles des consortiums et projets prometteurs
émergent. D'autres projets instrumentaux en R&D
s'inscrivent en successeurs potentiels de Fermi, se
focalisant notamment sur une amélioration de la
résolution angulaire et de la sensibilité, et une mesure
inédite de la polarisation du MeV au TeV (e.g. HARPO).
Du côté de la détection des rayons cosmiques, AMS02
va clairement devenir la référence ces prochaines
années, et ses résultats sont très attendus (noyaux
jusqu'au fer, antimatière cosmique du MeV à 500 GeV).
Au sol et aux énergies extrêmes, l'observatoire AUGER
devrait connaître une remise à niveau de ses détecteurs,
l'objectif étant de clarifier la mesure de la composition à
ultra-haute énergie et d'augmenter la sensibilité globale.
11
Le projet complémentaire spatial, JEM-EUSO, dont
l'installation sur l'ISS est prévue vers la fin de la
décennie, est toujours en phase de R&D : le détecteur
prototype EUSO-balloon devrait être lancé très
prochainement pour réaliser une série de tests clés.
Dans les domaines plus exploratoires, les résultats
d'advanced VIRGO et autres expériences de détection
d'ondes gravitationnelles (pulsars en réseaux) sont très
attendus ces prochaines années, et pourraient conduire
aux toutes premières mesures directes. Pour la
détection de neutrinos astrophysiques, il semble que
l'extension d'un ANTARES à l'échelle du km3 (projet
KM3-net) ne soit pas encore sécurisée du fait d'une
priorité accordée à CTA. Enfin, les expériences de
recherche directe de matière noire (EDELWEISS-III,
XENON-1T) devraient sonder en profondeur l'espace
des paramètres encore permis aux candidats dits
WIMPs, avec un fort potentiel de découverte ou
d'exclusion définitive de cette classe de modèles. Cette
recherche se poursuivra en particulier grâce au
développement de détecteurs cryogéniques à bas seuil
(inférieur au keV) au sein d'EDELWEISS (concepts et
développements de Physique du Solide fondamentale),
et dans le cadre de la collaboration européenne
EURECA et/ou avec la collaboration Super CDMS
(USA). Les détecteurs gazeux à bas seuil, de type CAST
(et son extension IAXO) ou les nouveaux détecteurs
gazeux sphériques, avec des seuils de quelques
centaines d’eV et la possibilité d’utiliser des cibles très
légères H ou He, seront aussi concernés par ces
développements expérimentaux.
Il faut noter que pour tous les aspects non
standard, les résultats du LHC (également des
expériences neutrinos comme super-NEMO) auront des
conséquences
majeures.
Indépendamment,
les
expériences aux accélérateurs de particules ou de
noyaux seront cruciales pour la caractérisation des
sections efficaces hadroniques ou nucléaires (LHC
SPIRAL2, etc.) touchant plusieurs domaines en
astroparticules.
L'accent a essentiellement été mis sur les projets
instrumentaux ci-dessus, mais il convient également de
porter un regard plus général et d'identifier quelques
directions de recherche interdisciplinaire potentiellement
porteuses pour ces prochaines années. Un exemple de
sujet induisant un couplage fort entre PCMI et PNHE
concerne la caractérisation et la compréhension des
émissions galactiques diffuses des fréquences radio aux
rayons gamma (complémentarité radio, X, MeV, GeV).
Les émissions diffuses, qui ont longtemps été abordées
comme des bruits de fond aux observations de sources
ponctuelles,
mêlent
en
effet
une
quantité
impressionnante de processus astrophysiques, et les
avancées récentes autant théoriques qu'expérimentales
permettent aujourd'hui de pouvoir en exploiter de
nombreuses observables. Elles renseignent notamment
sur les interactions entre les composantes du milieu
interstellaire (gaz, champ magnétique, fond de radiation)
et le rayonnement cosmique (composition, sources et
transport) ; cela s'extrapole également à la
compréhension des observations extragalactiques (e.g.
observations du groupe local par Fermi). Un défi
particulier associé aux émissions diffuses et très
fortement interdisciplinaire concerne la caractérisation
des régions centrales de la Voie Lactée, qui touche
pléthore de questions : activité passée du trou noir
central, origine des "bulles" de Fermi, populations de
pulsars, origine de la raie à 511 keV, recherches
indirectes de matière sombre, etc. En parallèle, le
développement d'outils de simulations numériques
puissants (hydrodynamique, MHD, transfert radiatif,
simulations de galaxies et d'environnements stellaires,
etc.) pourra apporter des éléments de compréhension
indépendants dont il faudra tenir compte. Des expertises
existent dans les communautés PNHE (accélération et
transport
du
rayonnement
cosmique),
PCMI
(structuration et évolution du milieu interstellaire) et
PNST (progéniteurs des sources et environnements),
mais ne sont pas encore suffisamment structurées. Il
serait bon d'encourager des efforts de convergence sur
de tels sujets, dont les observables concernent la
plupart des instruments décrits plus haut. Le
développement de ces sujets aura aussi un impact sur
la maîtrise des avant-plans galactiques, chère aux
expériences sur le CMB.
Fonctionnement
Les programmes nationaux (principalement
PNHE, PNCG, PNST et PNPS) ont permis de structurer
la communauté astroparticule à différents degrés (le PID
Astroparticules du CNRS ayant disparu), notamment par
le soutien constant apporté aux projets collaboratifs et à
l'organisation d'ateliers. Cependant, il s'agit pour
l'essentiel d'outils permettant des financements
modestes, et dont l'usage nécessite un effort de
structuration thématique en amont. L'interaction entre
théoriciens et expérimentateurs-observateurs est très
variable selon les thèmes de recherche, et peut
dépendre très fortement de leur présence au sein d'une
même structure. Plus généralement, il est clair que
l'émergence d'équipes, de laboratoires ou de pôles
interdisciplinaires est une grande opportunité pour
dynamiser les recherches en astroparticule, même s'il
ne s'agit pas d'une condition suffisante. Il semble
toutefois que ce soit un levier prometteur pour assurer le
développement de recherche innovante, et il convient de
l'encourager.
12
Les grandes collaborations expérimentales sont
également des lieux très fortement structurants, qui
disposent généralement d'un soutien récurrent des
instituts ou agences (bien que ce dernier ait tendance à
décroître). CTA est représentatif de ce cas de figure
pour la communauté PNHE, accrétant non seulement
les équipes de HESS, mais aussi une partie de celles de
Fermi, et autres. Il faut noter que le positionnement
marqué de l'IN2P3 sur les domaines les plus
exploratoires, tradition ancienne de l'institut, peut induire
quelques craintes sur le degré de soutien à l'astronomie
gamma, dont le statut « d'astronomie » est à présent
fermement établi (l'IN2P3 ne dispose pas de PN et
soutient ses équipes par allocation directe de moyens).
Cela reflète quelques difficultés majeures de
l'interdisciplinarité : l'entre deux, et les différences
culturelles, de fonctionnement, et de priorités des
différents acteurs. Il est donc fondamental que la
coordination inter-instituts sur de tels grands projets soit
forte, pérenne, et transparente aux équipes impliquées.
Il est tout aussi important que l'IN2P3 reste à la pointe
des développements technologiques sur les sujets
exploratoires aux interfaces, en privilégiant les meilleurs
rapports découverte/investissement et impact/risque. La
communauté de l'astrophysique nucléaire est quant à
elle particulièrement sensible au maintien des faisceaux
stables face à la sismologie, en même temps que le
développement de la ligne de faisceaux radioactifs sur
SPIRAL2 pour étudier les processus explosifs avec une
modélisation associée.
Il faut souligner l'émergence récente de
consortiums aux interfaces nourrissant les réflexions
autour de la préparation d'instruments à dimension
internationale. On peut citer à titre d'exemple le succès
des dynamiques constituées autour de la prochaine
génération de satellites X (rôle important du PNHE), et
autour des projets d'astronomie au MeV. Ce type
d'organisation ne peut être qu'encouragé dans le futur,
en recommandant tout particulièrement une forte
implication des théoriciens dans l'identification et la
définition des objectifs scientifiques. Il nécessite toutefois
une masse critique de participants. Il faudrait également
encourager et promouvoir la structuration de la
communauté autour de grandes questions. Par
exemple,
la
compréhension
des
phénomènes
astrophysiques siégeant au centre galactique devient un
sujet d'astroparticule (et astrophysique) majeur qui
pourrait générer une dynamique très importante en
France.
Enfin, le soutien apporté à la thématique
astroparticule par les agences de financement (ANR,
ERC, etc.) peut être important, mais non pérenne par
nature, et totalement imprévisible si ce n'est au regard
de la taille et du degré de cohésion des sousthématiques. Dans ces conditions, il est clair que les
projets les plus à l'interface sont les plus pénalisés. Il
serait souhaitable que l'ANR finance un nombre plus
important de projets, mais avec des volumes financiers
bien moindres, permettant un taux de succès plus fort
qui bénéficierait mécaniquement aux sujets aux
interfaces.
Le
fait
que
les
grands
projets
interdisciplinaires déjà visibles doivent de plus en plus
recourir à ce type de financements pénalise également
l'émergence d'idées nouvelles dans ce champ de
recherche. Notons que les pôles bénéficiant de LabEx
ou IdEx bénéficient de ressources qui permettent pour
l'heure
de
maintenir
une
certaine
réactivité
(fonctionnement, thèses et bourses postdoctorales),
mais avec un horizon temporel limité à 2018-2020 tout
au plus.
Il est clair que les crédits récurrents sont les
meilleurs
garants
d'avancées
significatives
en
astroparticule, comme dans tous les domaines de la
recherche fondamentale, permettant un certain degré
d'indépendance aux différents acteurs, plus ou moins
encadré par les instituts (cadrage évidemment plus
important pour les développements instrumentaux).
Méthodes / moyens - Recommandation
Que cela concerne les aspects observationnels
(analyse de données) ou théoriques (simulations
numériques), il serait utile d'avoir une réflexion globale
sur la mutualisation (commune à tous les domaines) des
moyens de calcul et de stockage pour éviter le
gaspillage des crédits.
Formation / recrutements / environnement de
travail / carrières
Les craintes sur l'emploi scientifique concernent
tous les champs de la recherche fondamentale et de
l'astronomie. Il est évident que les jeunes travaillant aux
interfaces sont les plus exposés aux fluctuations, mais
on peut remarquer que les instituts (INSU et IN2P3 ici)
conservent un taux de recrutement raisonnable (mais
valeur absolue en déclin), notamment pour les
expérimentateurs ou observateurs travaillant sur de
grands instruments ou collaborations, ou s'y destinant
(e.g. astronomie gamma, X, et sujets d'astrophysique
associés). Il est toutefois de plus en plus difficile de
stabiliser les jeunes théoriciens n'étant pas associés à
de tels programmes, bien que l'INSU assure le
recrutement sur les sujets d'astrophysique standard
(haute énergie). Les théoriciens travaillant sur des sujets
non standard ou plus proche des particules sont pour
l'essentiel recrutés par l'INP, mais avec un taux de
succès extrêmement faible, malgré une dérivée plutôt
13
positive. Toutes ces tendances ont des effets critiques
sur la formation de doctorants sur des sujets
d'astroparticule. On aura effectivement tendance à
favoriser un ancrage aux thèmes de recherche les plus
visibles et les mieux représentés, au détriment de sujets
se situant plus encore aux interfaces. La co-tutelle peut
aider à combler cet écueil, mais seulement a minima.
Certains invitent même à reconsidérer sérieusement
l'intérêt potentiel d'une commission interdisciplinaire
(CID) en astroparticule, ou proposent la mise en
commun des experts de plusieurs sections du CoNRS
pour des recrutements affichés à l'interface. Enfin,
concernant l'évolution des carrières, l'interdisciplinarité
peut avoir un coût plus ou moins élevé selon la taille de
la sous-thématique, et sa représentation dans les
comités.
Cosmologie
Deux axes sont envisageables, pour renforcer et
rendre encore plus visible les actions de la communauté
française dans le domaine de la cosmologie: a) une
action ayant pour but de mieux structurer les démarches
multidisciplinaires, avec en particulier l’objectif de
valoriser les approches théoriques et de physique
fondamentale à la résolution des problèmes
cosmologiques, ainsi que b) une action visant à
renforcer les démarches interdisciplinaires avec l’objectif
de valoriser les approches de type phénoménologique,
donc les collaborations entre théoriciens, physiciens de
particules et astronomes dans le cadre des grands
projets observationnels.
a) Activité pluridisciplinaire
(théorie et modélisation)
Cette partie se décline sur différentes
thématiques avec des spécificités propres à chacune.
Nous nous focalisons sur trois points majeurs cidessous.
(i) Matière noire et formation des structures. Le
scénario standard de formation des structures repose
sur l'hypothèse forte de l'existence de matière noire, et
souffre encore de certaines difficultés dans la
comparaison aux observations. L'effort à mener est
essentiellement théorique (sauf quelques expériences
dédiées) et vise notamment à comprendre en quoi les
problèmes aux petites échelles (densités centrales
piquées dans les halos de galaxies, sous-structures)
peuvent être résolus soit par la physique baryonique
(rétroaction des explosions de supernovae ou des
noyaux actifs de galaxies), soit par la nature de la
matière sombre (e.g. neutrinos stériles vs. WIMPs), ou
encore par des modifications de la gravité. Des
contraintes observationnelles existent à toutes les
échelles spatiales, jusqu'au CMB, et continueront de
s'aiguiser avec les différents programmes en cours et à
venir (cinématique galactique, galaxies, amas, Lymanalpha, etc.). Toute découverte exotique au LHC ou en
détection directe ou indirecte aura un impact majeur sur
ce champ de recherche, d'autant que le scénario dit de
WIMPs sera vraisemblablement validé ou exclu à
l'horizon 2020. Il serait bénéfique de mieux fédérer des
expertises existantes à l'échelle nationale en formation
des structures, dynamique galactique, modèles de
particules exotiques, gravité modifiée, astroparticules,
pour affronter ces questions.
(ii) Univers primordial. Les résultats de Planck ont
et auront des retombées majeures sur les modèles
d'inflation. Ils permettront notamment de préciser les
directions théoriques les plus fécondes pour un scénario
cohérent dans l'attente de missions futures sur le fond
diffus, dans l'espoir de la mesure de nouvelles
observables. Parmi les directions de recherche
prometteuses, l'étude des implications des résultats du
LHC sur le Higgs sur la physique de l'univers primordial
doit être encouragée. Cela concerne notamment les
études sur le Higgs comme candidat à l'inflaton, ou
encore partenaire de l'inflaton, également les scénarios
au-delà du modèle standard actuellement testés au
LHC. Il existe une expertise théorique INP-IN2P3 sur ces
derniers aspects qui pourraient être complémentaires à
l'expertise théorique INSU sur l'inflation. La possible
découverte de nouvelles particules au LHC pourrait
également avoir un impact sur les comparaisons entre
théories à champs scalaires pour l'inflation et théories en
R2.
(iii) Energie noire. La nécessité de construire des
tests de la relativité sur les échelles cosmologiques s’est
progressivement imposée dans les dernières années et
sera au cœur des priorités scientifiques des grands
projets observationnels du futur tel que Euclid. De
même, la nécessité d’élaborer et explorer les prédictions
des modèles non-standard de la gravitation (modèles en
dimensions supplémentaires, les théories tenseurscalaire, etc.) ainsi que de simuler la formation des
structures cosmiques dans ces scénarios, sera un sujet
de recherche clé. Cette problématique est un point de
contact avec les travaux sur la physique fondamentale
qui font appel à des méthodologies et des technologies
très différentes. En particulier, les tests du principe
d’équivalence peuvent être menés aux échelles
astrophysiques
en
utilisant
les
constantes
fondamentales de la physique qui gouvernent les
propriétés de nombreuses observables : spectres
d’absorption de quasars, nucléosynthèse primordiale et
stellaire, chronologie des météorites, horloges
14
atomiques. Les grands sondages dans l’optique et dans
le domaine radio (rayonnement de l'hydrogène à 21cm)
et les analyses du fond diffus cosmologique (CMB),
d'ailleurs, permettront de vérifier le principe
cosmologique. Cette activité pluridisciplinaire (physique
théorique,
astrophysique,
astronomie,
physique
nucléaire, métrologie) est bien représentée en France et
a une communauté en émergence. Les conditions
nécessaires pour soutenir cet axe de recherches
nouvelles et très prometteuses sont l’accroissement des
effectifs, pour garantir une représentativité de plus en
plus importante et qualifiée dans un domaine en forte
compétition et devenir, et l’accès à des crédits
spécifiques pour les démarches multidisciplinaires et
innovantes avec un degré élevé de prise de risque
scientifique.
b) Activité interdisciplinaire (interaction
théoriciens-expérimentateurs au sein des
grands projets)
En ce qui concerne le développement et le
maintien sur le long terme (l’échelle de temps des
grands projets cosmologiques futurs) d’une dynamique
de collaboration interdisciplinaire, les efforts à faire pour
créer des équipes soudées sont plus structurales. En
effet les cultures, les approches méthodologiques et les
modalités de travail des équipes INP, IN2P3 et INSU
sont très différentes.
(i) Fond diffus cosmologique. La mission Planck
qui implique des équipes INSU, IN2P3, INP et CEA
constitue un exemple très réussi de collaboration
interdisciplinaire en cosmologie. Le défi futur de cette
communauté sera la recherche des modes B de
polarisation du CMB qui donnera des informations
uniques sur l'univers primordial, les scénarios
inflationnaires, les ondes gravitationnelles et la physique
des hautes énergies. Il convient également de préparer
l'après-Planck, ce qui devra reposer sur le maintien
d'une forte structuration de la communauté française.
Cette dernière sera d'autant plus visible dans l'effort de
réflexion et de synthèse actuellement mené à l'échelle
internationale pour la préparation de propositions aux
agences. Dans ce cadre, si la classification des
observables associées à l'univers primordial reste
fondamentale, la compréhension et le contrôle des
avant-plans galactiques sont devenus un sujet de
science complémentaire important pour garantir de
meilleures sensibilités aux expériences futures. Cela
induit des ponts avec le PNHE et le PCMI à développer
dans le futur.
(ii) Grands sondages et sondages profonds.
Euclid, DESI et LSST sont des projets internationaux de
type multisondes qui permettront l’étude de la structure
à grande échelle de l’univers dans l’intervalle de redshift
0>z>2 avec une précision comparable à celle atteinte
par Planck à z~1100. Ceci étant des projets à
l’échéance 2020, il est souhaitable que la communauté
française puisse se structurer autour des projets
intermédiaires (2014-2018) du même type que DES,
eBOSS, en exploitant l’expertise et la visibilité déjà
acquises dans des projets pionniers telles que VVDS,
BOSS et VIPERS. Il est souhaitable que des équipes
interdisciplinaires soudées puissent se structurer autour
de ces grands programmes observationnels dont l’un de
buts principaux est notamment la caractérisation
physique de l’énergie sombre. En fait, la complexité et
les difficultés inhérentes aux recherches dans ce jeune
domaine de la cosmologie nécessitent le concours de
plusieurs méthodologies d’analyse, et de plusieurs
compétences scientifiques. Autre pan scientifique
majeur couvert par les sondages cosmologiques : les
tests des scénarios de formation des structures, et
notamment de la physique baryonique, en lien avec
l'évolution du taux de formation d'étoiles dans les
galaxies. Il serait souhaitable que le va-et-vient entre
théorie (simulations cosmologiques, modèles semianalytiques) et observations soit plus systématique.
Afin
de
garantir
une
représentativité
interdisciplinaire dans les grands projets internationaux, il
deviendra de plus en plus prioritaire de développer les
échanges entre observateurs et théoriciens bien en
amont des collaborations instrumentales. L’objectif
d’une meilleure collaboration pourrait être atteint en
encourageant la structuration et le renforcement
d’équipes mixtes de recherche où l’indépendance et la
créativité propres aux démarches théoriques puissent
bien s’intégrer dans le cadre d’activités plus appliquées
de type technique et observationnel. Il faut encourager
les bourses de thèse et de postdoc en cotutelle entre
partenaires affiliés à des instituts différents, le
recrutement des jeunes à formation théorique dans les
équipes observationnelles et vice-versa, et favoriser
l’assouplissement des modalités d’accès aux données
propriétaires.
Les liens interdisciplinaires sur des thématiques
cosmologiques ont principalement été structurés par le
Programme National Cosmologie et Galaxies (PNCG)
regroupant les chercheurs des différents instituts (INP,
INSU, IN2P3) ainsi que le CEA et le CNES. Le
financement de projets interdisciplinaire est aussi
soutenu par les appels d’offre ANR et l’appel à projets
exploratoires pluridisciplinaires (PEPS - Physique
Théorique et ses Interfaces). Au niveau local des régions
ou des universités, la création des LabEx comme, par
exemple, l’Institut Lagrange à Paris, LIO à Lyon, et
15
OCEVU dans le sud de la France ont eu un effet
fédérateur important entre différents laboratoires et
cultures. Ils ont permis le recrutement de doctorants,
post-doctorants et permanents sur des thématiques
interdisciplinaires et risquées. La création d'équipes ou
de laboratoires interdisciplinaires sur l’exemple de l’APC
à Paris doit être envisagée et encouragée.
3. Thème C : Systèmes de
référence, mécanique céleste et
spatiale
3.1. Bilan Thème C
Nous considérons ici les thématiques géodésie
spatiale, systèmes de référence spatio-temporels,
mécanique céleste et spatiale, physique fondamentale
notamment gravitationnelle. En effet ces thématiques
rattachent l’astronomie-astrophysique à une forte
communauté interdisciplinaire au travers de la théorie,
des méthodes (instrumentation, analyse de données) et
des applications. Ces thématiques rentrent largement
dans le champ de l’AS GRAM, mais certaines
concernent également le PNP, PNHE et PNCG. Nous
résumons synthétiquement les évolutions des ces
dernières années, en indiquant les principales
communautés
concernées
hors
astronomieastrophysique.
Métrologie temps-fréquence, atomes
froids, ingénierie (INP, INSIS)
La mesure du temps s’appuie sur les méthodes
de la physique, mais fournit également des références
nécessaires pour les mesures les plus précises. Elle est
aussi source d’un échange permanent avec la
communauté INSIS concernant la technologie, les
applications, etc. Depuis 2012 ces communautés se
sont rassemblées, avec des partenaires industriels, au
sein du LabEx FIRST-TF, pour développer la recherche,
la formation et la valorisation industrielle dans ce
domaine. De plus, l’EquipEx REFIMEVE+ regroupe bon
nombre de ces laboratoires et industriels autour de la
mise en place et l’exploitation d’un réseau national de
diffusion de références temps-fréquence par fibre
optique.
Étude de la Terre (INSU/Terre Solide et
INSU/Océan-Atmosphère)
La réalisation des repères de référence pour
l’astronomie, qui met en œuvre VLBI, télémétrie laser,
analyse de données GNSS, DORIS, références de
temps,… est intimement liée à la géodésie et à la
réalisation du référentiel terrestre. C’est la raison d’être
de la structure multi-organisme Groupement de
Recherche en Géodésie Spatiale (GRGS). L’étalonnage
et l’orbitographie des missions spatiales de surveillance
de la Terre sont dépendants de ces référentiels et en
particulier de la télémétrie laser, conduisant à une forte
implication des équipes de l’astronomie française dans
de nombreuses missions, dont les plus récentes sont
Jason-2, pour la surveillance du niveau de la mer, et
GOCE, pour le champ de gravité. L’étude de la rotation
et de l’orientation de la Terre est une autre voie pour
mettre en évidence les mécanismes de l'évolution de la
Terre globale, avec ses trois composantes Terre solide,
océans et atmosphère, et leurs interactions.
Au sol, la filière des senseurs inertiels à onde de
matière s’est affirmée, avec le gravimètre atomique
participant aux comparaisons internationales de plus
haut niveau de gravimètres absolus. Par ailleurs
l’EquipEx MIGA regroupe des laboratoires de la
physique, de l’astronomie et des sciences de la Terre
autour d’un grand projet d’interféromètre hybride
optique-atomique, qui constituera entre autre une
nouvelle sonde des signaux géophysiques.
Ondes gravitationnelles, tests de la
gravitation (INSIS, IN2P3, INP)
La détection directe d’ondes gravitationnelles et
d’autres approches pour tester la relativité générale
rassemblent une large communauté, notamment au sein
de grands projets sol (VIRGO) et spatiaux
(MICROSCOPE, ACES) et des expériences de
laboratoire. L’astronomie y tient une place importante,
avec en particulier ses contributions sur la modélisation
des sources d’ondes gravitationnelles (binaires
compactes, etc), les observations de pulsars,
l’astrométrie (Gaia, GRAVITY, VLBI, télémétrie LaserLune), la mesure du temps, les éphémérides. Les
évolutions récentes importantes incluent le lancement
de Gaia, la bonne avancée de plusieurs projets en
développement, la préparation aux observations
conjointes
gravitationnelle-électromagnétique,
la
sélection des ondes gravitationnelles comme thématique
de la mission L3 de l’ESA.
Mathématiques (INSMI)
Au-delà des aspects théoriques des sujets déjà
cités, ces thématiques sont l’objet également de
collaborations avec la communauté des mathématiques,
concernant les propriétés des systèmes dynamiques
(existence de solutions, chaos dans le système solaire),
les solutions des équations d’Einstein de la relativité
générale, etc.
16
3.2. Prospective Thème C
Les 5 à 10 années à venir seront riches en
évolutions et évènements dans ces domaines.
En métrologie temps-fréquence, les travaux sur
les oscillateurs ultra-stables, la miniaturisation et le
transfert industriel des horloges atomiques se
poursuivront. La technologie et les applications des
horloges optiques et liens fibrés prendront une
importance grandissante pendant cette période.
L’interface avec les sciences de la Terre sera
encore renforcée, avec une intégration plus forte entre
les analyses de données pour les repères céleste et
terrestre, et de nombreux nouveaux projets. Citons
GRACE follow-on en gravimétrie (lancement 2017), la
mission franco-américaine SWOT en altimétrie (2020), la
définition du projet GRASP à plus longue échéance,
pour intégrer l’ensemble des techniques de géodésie
spatiale et la métrologie du temps afin d’améliorer les
incertitudes par un ordre de grandeur, et GRAAL, pour
la géoïde océanique. À long terme la tendance va vers
une approche multi-techniques et pluridisciplinaire allant
de l’océan ouvert jusqu’au littoral et aussi la surveillance
des eaux continentales, donc intéressant aussi la
division SIC de l’INSU.
Les senseurs inertiels atomiques contribueront
certainement davantage à la surveillance de
l’environnement, avec une possible participation aux
services d’observation des sciences de la Terre. Il est
envisagé de développer des gradiomètres de très haute
sensibilité, en collaboration avec des géophysiciens,
pour des applications à la cartographie du champ de
pesanteur au sol ou dans l’espace. L’interféromètre
MIGA commencera à livrer des signaux d’ordre
géophysique, qui nécessiteront une collaboration étroite
pour leur exploitation. Les dernières évolutions de la
métrologie du temps donneront encore d’autres outils
dont les applications seront explorées : les grands
réseaux fibrés métrologiques utilisant l’effet Sagnac pour
mesurer la rotation de la Terre et d’autres signaux ; les
horloges optiques pour la mesure du géo-potentiel via
l’effet de dilatation du temps gravitationnel (la « chronogéodésie »).
La coordination de l’INSU/AA avec les autres
divisions de l’INSU autour de ces sujets devra donc
encore se renforcer. L’INSU/AA devra aussi prendre en
compte la prospective du CNES en sciences de la Terre
(TOSCA), pour s’assurer de la prise en compte des
équipes de l’astronomie dans le nouveau pôle
FORM@TER et leur participation efficace aux missions
futures.
Concernant les ondes gravitationnelles, des
détections régulières de signaux en provenance de
binaires compactes par les grands interféromètres au
sol sont attendues à partir de 2016/17. Outre la
confirmation de l’existence des ces ondes, elles
permettront des tests de la relativité générale en champ
fort, et le début des observations conjointes
gravitationnelle-électromagnétique. Dans une autre
gamme de longueurs d’onde, les observations de
pulsars au sein de grandes collaborations européennes
et mondiales donneront des contraintes de plus en plus
fortes sur un fond gravitationnel. Par ailleurs, en parallèle
avec le vol de LISA-Pathfinder en 2015, la communauté
sera très mobilisée par le développement du projet eLISA d’interféromètre spatial, en vue de la sélection de la
mission L3 de l’ESA. À plus longue échéance, il est
également intéressant d’explorer la capacité du senseur
à ondes de matière MIGA et ses successeurs à détecter
des ondes gravitationnelles.
Une moisson d’autres données pour des tests de
la relativité générale est également attendue : en champ
fort, les observations de pulsars binaires, l’exploitation
de l’instrument GRAVITY/VLTI, en champ faible, les
données de Gaia, mais aussi en 2016 le lancement de
MICROSCOPE (universalité de chute libre) et de ACES
(dilatation du temps gravitationnelle). Enfin le concept de
mission STE-QUEST, développé dans le cadre de la
phase A ESA pour la sélection M3, sera certainement
reproposé pour un futur appel à projets.
Nous avons identifié un besoin de renforcement
de la coordination de l’INSU/AA avec les autres divisions
de l’INSU autour de la géodésie (y compris la
gravimétrie), ainsi qu’avec avec la prospective CNES en
sciences de la Terre et la mise en place du pôle
FORM@TER.
Les équipes de l’astronomie française ont une
très forte position sur l’exploration de la gravitation en
champ faible, avec les lancements prochains de
MICROSCOPE et ACES. Toutefois la suite de ces
projets n’est pas assurée et nécessite certainement une
réflexion spécifique.
17
4. Thème D : Perception de
l’A&A en sciences humaines
4.1. Bilan Thème D
Les liens entre l’astronomie, l’astrophysique et les
sciences humaines et sociales sont inscrits dans la
longue durée. Ils s’incarnent aujourd’hui dans de
multiples travaux centrés principalement sur l’histoire et
la philosophie des sciences, mais aussi sur la sociologie
des institutions. En effet l’astronomie comme
l’astrophysique sont au cœur des transformations qui
ont conduit à la construction et à la compréhension de
l’avènement de la science moderne. De ce fait de
nombreuses recherches sont menées sur l’histoire de
l’astronomie pré copernicienne et copernicienne en
particulier à l’Observatoire de Paris, mais aussi autour
des écrits de D’Alembert et de divers savants des XVIIIe
et XIXe siècles. La naissance de la spectroscopie et son
développement dans l’étude du ciel constitue un champ
varié de recherches menant jusqu’à des études
historiques portant sur la physique contemporaine
(planétologie, rayons cosmiques par exemple). Il est
important également de signaler, toujours à
l’Observatoire de Paris (plus spécialement au Syrte) la
mise en place d’un programme transversal d’histoire
des sciences regroupant historiens et physiciens autour
du thème de la mesure et plus précisément du rôle de la
précision et de l’instrumentation dans le développement
des sciences. Il va de soi qu’ici encore l’astronomie est
au cœur de ces recherches. Deux derniers aspects
méritent d’être encore retenus, d’une part, l’étude
historique des archives des divers observatoires en
France qui est menée par des chercheurs isolés ou pas
des équipes universitaires et, d’autre part, l’étude de la
professionnalisation du métier d’astronome depuis le
milieu du XIXe siècle dans le cadre des recherches
sociologiques.
En conclusion, il s’agit donc de recherches
multiples, réparties sur tout le territoire et bien vivantes.
4.2. Prospective Thème D
Le plus important serait de soutenir d'une part le
projet transversal "mesure" du Syrte qui semble très
prometteur et d'autre part, mais cela est beaucoup plus
compliqué, les travaux sur les archives des
observatoires (les sauver et les étudier) car il n'y a pas
pour le moment de structures réelles prenant ces
questions en charge.
Il faudrait des chercheurs, des archivistes, et une
structure adéquate pour préserver au mieux ces
composantes du patrimoine national.
5. Thème E : Moyens pour
l’astrophysique, traitement du
signal
5.1. Bilan Thème E
Au cours des années, le nombre de dispositifs
expérimentaux impliqués dans l'astrophysique de
laboratoire s'est accru significativement, nombreux étant
dans des laboratoires de l’INP, de l’INC et de l’IN2P3.
On observe aussi une montée en puissance de
l’utilisation des grands instruments de la physique
(sources synchrotron avec le développement de SOLEIL
et les accélérateurs d’ions) ainsi qu’une diversification
des outils d’analyse et de synthèse des analogues de
matière interstellaire.
Certains cataclysmes stellaires, e.g. les
supernovae, sont étudiés auprès des accélérateurs
d’ions dans des installations nucléaires produisant des
faisceaux stables (Tandem à Orsay) ou radioactifs
(GANIL à Caen). Les sections efficaces des réactions
nucléaires mesurées, ou déduites des mesures,
permettent de contraindre les phénomènes physiques
contrôlant la nucléosynthèse, et l'impact des rayons
cosmiques sur la matière.
Pour les études en phase gazeuse, on peut noter
une évolution importante des équipements de mesure
pour la spectroscopie THz, stimulée par les besoins
dans ce domaine (Herschel, ALMA). Les études de
réactivité chimique en phase gazeuse d'intérêt pour le
milieu interstellaire ont considérablement progressé
depuis 20 ans en particulier par le développement et
l'utilisation de la méthode CRESU dans plusieurs
laboratoires. Les performances actuelles de ces
écoulements supersoniques sont parfaitement adaptées
aux conditions des nuages froids (jusqu'à 7K) et
permettent de faire des études de cinétique chimique en
fonction de la température (6K-470K). Le rayonnement
cosmique qui se combine aux effets thermiques et
photochimiques peut-être simulé en laboratoire grâce
aux accélérateurs d’ions qui couvrent des gammes de
dépôts d'énergie électronique comparables ou
extrapolables au rayonnement cosmique. Grâce à ces
expériences, des résultats récents permettent
d’envisager pour la première fois l’étude des anions en
vue de fournir des données fondamentales pour les
modèles astrophysique qui seront être intégrées dans la
base de données KIDA.
Les études en phase solide permettent de mieux
cerner la nature et l’évolution des grains dans les milieux
astrophysiques et d’évaluer leur rôle dans les réactions
chimiques. Une partie de ces activités consiste en la
18
synthèse d’analogues de grains, l’étude de leurs
propriétés spectroscopiques, et leur évolution sous
l’effet de rayonnement UV/X ou de rayons cosmiques,
rassemblant des diagnostics multiples maîtrisés par
plusieurs communautés disciplinaires (matériaux,
moléculaires…). Une seconde partie concerne la chimie
hétérogène sur les grains, en particulier celle associée à
la formation et l’évolution chimique des manteaux de
glaces. Des développements expérimentaux récents ont
permis des avancées importantes sur tous ces aspects,
aussi bien sur l’évolution des grains, leur signature
spectrale à basse température ou les processus
chimique hétérogène.
Il est important de caractériser les signatures du
couplage entre la dynamique du milieu interstellaire et sa
chimie si l'on veut pouvoir contraindre la dynamique des
gaz et calculer de manière théorique des observables
directement comparables aux observations. Il existe
maintenant une grande variété de modèles qui
fonctionnent dans un cadre géométrique simplifié (le
plus souvent 1D). Ceux-ci permettent de traiter en
détails la grande richesse microphysique du milieu et par
conséquent rendent possibles des comparaisons
directes avec les observations. Ces simulations à
l'échelle de quelques dizaines de parsecs obtiennent
une réalisation numérique de la structure thermique et
dynamique du milieu.
L’infrastructure importante pour le calcul intensif
s’organise à trois échelles avec des moyens européens
et nationaux (105 et à venir 106 cœurs), des mésocentres
(104 cœurs) et des grappes de serveurs locaux (~103
cœurs). Les moyens les plus utilisés sont les
mésocentres et les moyens nationaux. Ces derniers
sont organisés autour du GENCI (Grand Equipement
National pour le Calcul Intensif) qui leur assure un
financement pérenne et de très bon niveau tant en
équipement, logiciel et assistance technique. Vers le
haut, ce dispositif est complété à l’échelle européenne
par le projet PRACE (Partnership for Advanced
Computing in Europe http://www.prace-ri.eu) qui vise à
équiper l’Europe en moyens de calcul de premier plan
mondial. A ce schéma pyramidal viennent s’ajouter les
grilles.
Les mésocentres, font souvent office de centres
de calculs «régionaux» ou universitaires. Les mésocentres, permettent des calculs parallèles (sur
architecture à mémoire partagée et/ou distribuée). Ce
type
d’infrastructures
permet
des
traitements
numériques de taille importante tout en échappant à la
planification que requiert le calcul sur centre national ou
international. Ces mésocentres sont également des lieux
d’apprentissage et d’accès au calcul parallèle lourd. La
liste des mésocentres en France est disponible sur le
site suivant : http://calcul.math.cnrs.fr
GENCI est une société civile ayant pour mission
de financer les équipements des centres de calculs
nationaux (l’IDRIS pour le CNRS, le CINES pour les
universités et le CCRT pour le CEA). Ces centres sont
équipés de calculateurs de la classe des 100 Tflops voir
du Ptflops pour la machine Curie du CCRT. La majorité
des applications utilisées exploitent un parallélisme en
mémoire partagée et distribuée. Ce type de centres
permet également l’accès à des applications (logiciels
de chimie payants) ou à du matériel (GPU, FPGA, Cell)
dont le coût ou l’originalité ne peut être assumé par des
laboratoires ou même des mésocentres. Ils proposent
aussi un accueil scientifique pour aider à l’adaptation
aux calculateurs hautement parallèles des centres, de
codes développés dans des laboratoires. De nouvelles
initiatives se sont développées pour faciliter l'accès et
l'utilisation des supercalculateurs, en rassemblant les
expertises nécessaires (informatique, mathématiques,
visualisation, ...) dans un même lieu, comme la maison
de la simulation numérique. L’infrastructure PRACE met
à disposition de la communauté scientifique française
des ordinateurs parmi les plus puissants du monde de la
classe des Ptflops. Tout comme pour les centres de
calcul nationaux, l’utilisation des ressources de PRACE
est conditionnée à une évaluation par un comité
d’expertise.
Le consortium européen DPAC (environ 400
scientifiques et ingénieurs, dont environ ¼ pour la
France) a été formé autour de l'exploitation des données
de Gaia. Une partie du code développé sera sans doute
réutilisée : simulation instrumentale, algorithmes de
détermination de paramètres astrophysiques à partir de
données
photométriques
ou
spectroscopiques,
méthodes de classification des objets, traitement de la
variabilité ou de la multiplicité stellaire, etc. Si le dépôt
des logiciels est centralisé, le traitement est, lui,
décentralisé dans plusieurs centres de traitement, dont
le CNES pour la France qui prend en charge une grande
partie des besoins (simulation, spectroscopie,
classification, astéroïdes, étoiles multiples). Pour gérer
les 3 petaoctets attendus dans la base de données,
soutenir plus de 1000 connexions concurrentes, et
exécuter des programmes en parallélisme gros grain, le
CNES a choisi Hadoop sur un hardware composé de
6500 coeurs, 10TB RAM, 3 PB et 120 TFlops. La partie
du traitement dédiée à la validation des données de
Gaia, ainsi que la préparation à leur exploitation
scientifique font l'objet depuis 2012 d'un soutien par la
Mission pour l'Interdisciplinarité du CNRS dans le cadre
du programme "MASTODONS - grandes masses de
19
données scientifiques". Ce projet réunit astronomes,
statisticiens et spécialistes académiques de bases de
données (et pour ce dernier thème, en collaborant avec
un autre projet soutenu dans le cadre de MASTODONS
pour des travaux préparatoires au Large Synoptic
Survey Telescope (LSST).
Le projet PetaSky se place dans le contexte
applicatif du programme LSST qui vise la construction
d’un télescope de nouvelle génération capable de
réaliser un relevé profond et répétitif de l’ensemble du
ciel visible tous les 3 jours nécessaire notamment aux
études sur l’énergie noire : le goulot d’étranglement se
situe dans l’accès et le traitement des données
retenues. LSST produira des données volumineuses et
complexes (images de 3,2 Gigapixel, données
incertaines, multi-échelles) à une cadence importante
pendant 10 ans (génération de 15 à 30 To de données
par nuit soit 140 Po en fin de programme). Les
principaux verrous scientifiques consistent dans des
problèmes de changement d’échelle (stockage,
indexation, interrogation), d’analyse de données et de
visualisation à distance de très grandes images. PetaSky
a mis en place une plateforme opérationnelle de tests
constituée d’un cluster pouvant atteindre 300 machines
avec une capacité de stockage de 80 To. La plateforme
intègre des jeux de données LSST issus de simulations,
pouvant croître par réplication, et un jeu de requêtes
types dont certaines répertoriées comme étant très
coûteuses. Une campagne d’évaluation de Qserv,
architecture de référence LSST, ainsi que des premières
approches PetaSky, fondées sur des systèmes
classiques (MySQL, Oracle, PostgreSQL) et émergents
(HadoopDB, Hive, MonetDB) a été réalisée. Ces
expérimentations permettent d’asseoir la conception de
nouvelles méthodes répondant aux besoins de LSST.
Par ailleurs, les recherches portant sur les problèmes de
visualisation distante d’images de grande dimension ont
conduit au développement d’un premier prototype qui
permet la conversion, la compression et la mise en ligne
d’images (http://liris.cnrs.fr/petasky/images) accessibles
en streaming.
En astroparticules et cosmologie, il faut noter le
rôle central joué par l'IN2P3 avec des moyens très
importants mis à disposition des équipes au Centre de
Calcul (CC-IN2P3, domaine scientifique de la Doua,
Lyon-Villeurbanne). Outre un parc de plus de 1100
machines bi-processeurs, le CC-IN2P3 regroupe des
équipes d'ingénieurs et techniciens experts dans la
conception, l'installation et l'exploitation des fermes de
stations pour le traitement des données (simulation,
dépouillement, analyse statistique, visualisation), la
conception et la mise en oeuvre d'une architecture pour
le stockage massif de données (bases de données,
réseau de stockage, disques sécurisés, bandothèque
automatisée, accès hautes performances) et la mise en
place de l'infrastructure de transport des données
(réseaux locaux et étendus à très haut débit).
Initialement mis en place pour les calculs et stockages
massifs associés aux grands accélérateurs de
particules, le CC-IN2P3 héberge à présent des données
pour les grandes collaborations en astroparticule (qui
occupent aujourd'hui près de 40% des ressources
informatiques du centre) et depuis plus récemment,
celles de biologistes, dont les besoins sont proches de
ceux de la physique subatomique.
Les centrales technologiques RENATECH (CNRS
+ CEA, FEMTO-ST Besançon, IEMN Lille, IEF+LPN
Orsay et Marcoussis, LAAS Toulouse, MINATEC / LETI
Grenoble, PTA Grenoble) jouent un rôle important dans
le développement d'instrumentation innovante. Dans le
cadre des interfaces avec l'astronomie, une dizaine de
laboratoires bénéficient des développements des
plateformes RENATECH (e.g. LPC2E, APC, LERMA,
LAM, IPAG, SAp, GEPI, LESIA, SYRTE).
5.2. Prospective Thème E
L’utilisation du continuum IR lointain par émission
synchrotron extrait par la ligne AILES (SOLEIL) est
parfaitement adaptée à la spectroscopie à haute
résolution par TF dans la gamme 200 GHz – 1THz. Il
devient ainsi possible d’exploiter cette nouvelle source
pour enregistrer des spectres à haute résolution des
radicaux et ions produits dans des cellules à décharge.
L'étude des propriétés physico-chimiques et
spectroscopiques des grandes molécules carbonées de
type PAH est aussi une activité forte. Pour aborder ces
questions, il faut mener de front des études
spectroscopiques multi-longueurs d'onde, des études
de réactivité et de photodissociation, et des simulations
de l'évolution des matériaux carbonés solides. Ces
développements sont en cours dans plusieurs
laboratoires.
D'autre part, les développements expérimentaux
abordant les cinétiques chimiques devraient être
complétées par la mesure des rapports de branchement
des réactions radical – neutre, ce qui a manqué jusqu’à
présent pour une description complète.
Un développement important sur les PAH va
concerner la mesure de leur spectre d'émission IR
stimulée par des photons UV afin de simuler les
spectres interstellaires, ce qui n'a jamais été réalisé.
Les effets du rayonnement X sont importants
pour les AGN et les étoiles jeunes émettrices de rayons
X et méritent certainement d’être explorés avec des
techniques synchrotron.
20
Enfin, d’autres perspectives concernent les
études de collisions inélastiques. Dans ce domaine,
l'essentiel des données proviennent des calculs
théoriques avec des développements de méthode de
dynamique couplée aux méthodes de chimie quantique.
L'obtention de données expérimentales est donc
d'autant plus cruciale pour tester les méthodes
théoriques. On peut citer en exemple l'étude théorique
et expérimentale en cours des systèmes, CH-He/H2 et
OH-He/H2 afin de répondre à l'analyse des observations
Herschel.
Pour aborder la complexité des grands édifices
moléculaires, la théorie de la fonctionnelle de la densité
(DFT) s'est imposée, même si des progrès doivent être
réalisés sur les fonctionnelles à utiliser afin de prendre en
compte à même niveau de précision les interactions
fortes et faibles (dispersion en particulier) qui font la
cohésion de ces édifices. Pour les édifices moléculaires
encore de plus grande taille sans périodicité spécifique,
l’utilisation des champs de forces offre une alternative
efficace même si ceux-ci doivent encore être améliorés:
potentiels polarisables performants pour la description
des glaces, potentiels réactifs. Ce type d'approche
permettrait entre autres de comprendre la dynamique de
nucléation et de croissance de ces édifices. En effet,
dans ce cas, les approches multi-échelles temporelles
sont nécessaires. Ces progrès permettront de relever les
défis numériques posés par exemple par les simulations
magnétohydrodynamiques 3D couplées à la chimie pour
l’étude de l’effondrement des nuages moléculaires ou
les calculs de chimie théorique pour les calculs
d'hypersurfaces d’énergie potentielle, de taux de
collisions d’états à états, de la formation des molécules
complexes (voire briques du vivant) sur/dans les glaces
ou les poussières du milieu inter et circumstellaire, et de
la spectroscopie IR haute résolution de molécules
complexes en vue de l’exploitation des données
d’observation d’ ALMA. Finalement on peut espérer à
long terme être capable de traiter la chimie du gaz
conjointement à sa dynamique 3D. L'approche directe
est encore malheureusement trop coûteuse en temps
de calcul pour fonctionner de manière réaliste. Il faut
donc concentrer les efforts sur les moyens d'optimiser le
calcul de la chimie. Plusieurs axes sont possibles:
trouver de meilleurs réseaux réduits qui capturent
l'essentiel de la chimie, chercher des méthodes 'sousmaille' qui transcrivent fidèlement l'action de la
turbulence, ou bien profiter des progrès de l'architecture
du hardware. L'approche directe reste toutefois
nécessaire ne serait-ce que pour valider ces méthodes.
Des besoins importants en moyens de calcul et
de stockage associés à des actions interdisciplinaires
justifient la mise en place du projet MASTODONS de la
Mission pour l'Interdisciplinarité.
Il serait également profitable de mettre en œuvre
la co-conception, c.a.d penser le traitement du signal
dédié à un instrument dès sa conception. Cette
démarche nécessite en particulier de mettre à
contribution de façon simultanée des chercheurs de
domaines différents. Un renforcement des connexions
avec la communauté Traitement du Signal (en intégrant
cette science à la formation des astronomes, en
valorisant la R&D en science des données…) aboutirait
également à des approches plus optimisées que les
chaînes de traitement de type «pipeline». (voir Document
du groupe D).
Les plateformes RENATECH doivent voir une
continuité de leur soutien.
Le futur accélérateur SPIRAL2 (Caen) devrait
permettre de produire des faisceaux d’ions stables ou
radioactifs encore plus intenses et plus variés. Ces
faisceaux pourront être utilisés pour mesurer
directement à basse énergie les sections efficaces des
réactions nucléaires les plus importantes.
6. La Mission pour
l’interdisciplinarité (MI)
Animée par des scientifiques issus des directions
des dix instituts ainsi que des représentants des
directions fonctionnelles, la MI a démontré la nécessité
d’un dialogue approfondi entre les champs disciplinaires
sur la base de projets, pour à la fois faire avancer le front
de la connaissance et relever les défis conceptuels,
méthodologiques et technologiques posés par les
grands enjeux de la société. La Mission pour
l’interdisciplinarité (MI) joue un rôle d’animateur et de
coordinateur au sein du CNRS sur des questions
scientifiques majeures comme la transition énergétique,
l’instrumentation, Big Data, les nanosciences, la
génomique environnementale, les maladies mentales….
Les actions de la MI permettent de soutenir le
démarrage ou l’émergence de projets interdisciplinaires
innovants, au travers des "défis" ou des PEPS (Projets
Exploratoires Premier Soutien) et de colloques
interdisciplinaires. Les PEPS peuvent concerner des
projets "en réseau", ou "de site".
Dans le cadre des activités interdisciplinaires
reliées à l'astronomie/astrophysique, trois types
d'actions ont été récemment soutenus : le défi
MASTODONS
(grandes
masses
de
données
scientifiques), plusieurs actions du défi "instrumentation
aux limites" 2013 et 2014, et plusieurs projets dans le
cadre du PEPS Physique Théorique et ses Interactions
(PTI). Des projets ont également été financés dans le
cadre de politique de site.
21
D’autres thèmes aujourd’hui absents mais très
interdisciplinaires comme les origines de la vie et de la
terre ou les risques naturels ou d’origine humaine
pourraient intégrer des actions de la MI.
Dans sa structure actuelle, la mission pour
l'interdisciplinarité n'a pas vocation à pérenniser des
financements de projets interdisciplinaires déjà mis en
place. Une fois la collaboration autour du projet
interdisciplinaire structurée, les équipes demandent en
général la mise en place de GDRs, ou s'adressent à des
guichets nationaux (ANR…) ou européens pour la
poursuite du soutien de leurs activités.
7. Organisation et
fonctionnement de
l'interdisciplinarité
c) Nouvelles thématiques
• Vers les SHS, implications sociétales,
(géocroiseurs, activité solaire…)
• Vers les SHS / aspect patrimoine
Modes d'actions et Financements
• Rôle initiateur du soutien de base.
• Bonne appréciation des actions INSU (en particulier
les programmes nationaux, PNs, même si pas
toujours suffisamment ouverts à l'interdisciplinarité)
• Incompréhension de la disparition de programmes
interdisciplinaires (OPV, EPOV, Astroparticules)
• Rôle moins prépondérant de l'ANR, des LabEx et
des
financements
européens
(difficulté
de
financement sur des actions interdisciplinaires)
Cette section s'appuie en particulier sur les
réponses obtenues au questionnaire proposé par le
groupe. Une dizaine de laboratoire, 18 groupes de
recherches et 29 personnes individuelles ont répondu au
questionnaire.
• L'université n'apparaît pas comme un source de
financement majeure mais est souhaitée comme
action structurante.
• Structures gérant déjà l'interdisciplinarité :
o La mission pour l'interdisciplinarité : appels d'offre
ciblés qui ne correspondent pas aux sujets
développés et poursuivis. Il faudrait mieux articuler
la réflexion entre MI et INSU/AA, en particulier via le
correspondant INSU du comité de pilotage.
7.1. Organisation actuelle
Thématiques interdisciplinaires
a) Thématiques interdisciplinaires
développées depuis plus de 10 ans
o Maison de la simulation
o Actions COST utiles pour structurer la communauté
• Astroparticules et cosmologie
• Importance des ateliers de travail permettant les
rencontres de chercheurs de domaines différents
• Physico-chimie et processus astrophysiques
• Planétologie / sciences de la terre externe et interne
• Invitations de chercheurs étrangers
• Chimie théorique
• Visites de laboratoires et d'équipement pour les
étudiants
• Exobiologie
b) Thématiques interdisciplinaires en cours de
consolidation
• Physique fondamentale (type AS GRAM)
• Physique fondamentale /
numérique et expériences
risques
Plasmas
• Masses de données
• Instrumentation, composants
• Mathématiques appliquées
• Exoplanètes
• Météorologie de l'espace
• Climatologie/Sciences de l'environnement
• Astrostatistique et astroinformatique
/
MHD
:
• Importance de disponibilité de bourses de thèse, en
particulier en cotutelle, pour accompagner un projet
interdisciplinaire.
Évolution de Carrière et recrutement
• Interdisciplinarité fortement ressentie comme une
richesse scientifique, mais a contrario mal reconnue
par les instances nationales qui sont découpées en
catégories thématiques (monodisciplinarité des
commissions nationales ou universitaires).
• Ressenti négatif pour l'évaluation et l'évolution des
carrières chercheurs : difficultés de reconnaissance
des activités pluridisciplinaires pour l'évaluation des
carrières et pour le recrutement dans les structures
22
nationales, sauf sur les postes fléchés et/ou dans les
commissions interdisciplinaires (qui n'existent plus,
pourquoi?). Inquiétude sur la disparition de ces CID.
• Structurer autour des techniques exploration, analyse
et exploitation des données : GDR astrostatistique
ou plus large autour des masses de données ?
• Meilleure appréciation pour les universités où le
recrutement interdisciplinaire est facilité par rapport
aux instances nationales
• Rendre plus visibles les interactions avec SHS,
aspects sociétaux
7.2. Recommandations
Depuis la structuration du CNRS en instituts, les
mécanismes, les moyens et la politique pour le soutien
des sujets interdisciplinaires sont nettement moins clairs
vu depuis les laboratoires. Il est essentiel que le discours
de soutien à l’interdisciplinarité se traduise concrètement
sur le terrain.
Thématiques
• Poursuivre
le
soutien
des
thématiques
interdisciplinaires actuellement développées.
• Renforcer les liens avec les autres divisions de l’INSU
(e.g. hydrodynamique - géophysique interne pour
l'astrophysique…)
• Vers les SHS, implications sociétales,
(géocroiseurs, activité solaire…)
risques
• Vers les SHS / aspect patrimoine
• Restructurer l'exobiologie (autour d'un programme
interdisciplinaire, ou d'un institut, comme en
Allemagne, en Espace, ou aux US ?). Comment y
impliquer la biologie?
• Actuellement peu d'implication de l'INS2I, comment
la susciter?
Structuration souhaitée
• Renforcer la visibilité de l'interdisciplinarité entre les
instituts du CNRS : par exemple formalisation leurs
relations sur les dossiers interdisciplinaires, en lien
avec
les
sections
et
la
mission
pour
l'interdisciplinarité.
• Réfléchir au découpage disciplinaire à l'INSU en
fonction des évolutions des thématiques qui sont
parfois a cheval sur plusieurs sections CNRS. Seraitil souhaitable de réactiver une (des) CID(s), ou une
mission thématique temporaire?
• Donner une meilleure visibilité pour le CNRS de
l’interdisciplinarité qui peut se développer dans les
IdEx.
• Rendre plus visibles les interactions avec les
mathématiques appliquées et l'informatique dans le
domaine du calcul scientifique. C'est un domaine où
des actions nationales (Maison de la simulation) et
locales/IDEx (e.g., Institut du calcul et de la
simulation numérique de l'UPMC) sont en
développement et pour lequel l'INSU AA est bien
placé.
• Pour minimiser l'effet de taille critique, rendre les
collaborations les plus fluides possibles et limiter les
freins
administratifs
(double
appartenance,
association etc.)
• Accompagner au niveau administratif les porteurs de
réseaux (européen, nationaux) qui sont un facteur
puissant.
• Réfléchir aux structurations (virtuelles ou non)
permettant de rassembler pour une durée d'au
moins 5 ans des équipes provenant de plusieurs
laboratoires.
Financement
• Préserver le soutien de base des laboratoires pour la
souplesse et la prise de risque. Les soutiens de base
des laboratoires sont parmi les seuls à pouvoir
financer des actions débutantes qui n'ont pas encore
fait leurs preuves (comme toute nouvelle action,
surtout dans un cadre interdisciplinaire).
• Soutenir les programmes nationaux (PNs), qui ont
actuellement un rôle important de structuration des
activités interdisciplinaires, mais accordent des
financements relativement modestes n'autorisant par
exemple pas le recrutement d'étudiants,… Trouver
un mode de financement via les PNs (en lien avec la
Mission pour l'Interdisciplinarité?) pour accéder à des
budget suffisants pour l'acquisition de gros
équipements?
• Multiplicité des guichets et manque de coordination :
problème chronique de financement des actions
interdisciplinaires qui oblige à s'adresser à des
guichets multiples (perte de temps et d'énergie).
• Proposer des appels d'offre dédiés à coté des
appels d'offre ciblés, au niveau des actions locales et
nationales (ANR, mission pour l'interdisciplinarité
(MI)).
23
• Ouvrir des appels d'offre de programmes
interdisciplinaires inter-instituts (ex EPOV)
• Instituer une structure pérenne de financement de
projets interdisciplinaires (la MI ne finance que des
lancements de projets), peut-être en donnant une
valeur ajoutée aux projets interdisciplinaires soumis
par exemple à l'ANR, qui sont systématiquement
entre deux thématiques (réfléchir au processus
d'évaluation…).
• Il n'y a pas encore de retour sur les actions des
IdEx/COMUE mais ce type de structure peut
amplifier l'action des universités. Il faudrait pouvoir
suivre ce qui se passe dans les prochaines années.
Le CNRS étant partenaire de ces structures, il est
peut-être possible de suggérer des thèmes d'intérêt
AA dans certains IdEx/COMUE en fonction des
potentialités.
• Une fois l'action interdisciplinaire initiée, favoriser
l'acceptation au niveau européen par exemple en
ayant une cellule d'aide à la rédaction et à la gestion
des projets européens, comme cela existe dans de
nombreux pays. Ou inciter l'Europe à simplifier les
procédures!
• Météorologie spatiale : un problème propre à cette
thématique est l’implication de partenaires privés et
d’agences spatiales. Identifier un coordinateur, lieux
pour faire se rencontrer les scientifiques, utilisateurs
et acteurs économiques (agence spatiale?).
Formation
• Favoriser la participation des chercheurs et des
étudiants à des ateliers et conférences de domaines
connexes et interdisciplinaires (nécessité de
vulgarisation des activités pour les rendre
accessibles à des non spécialistes).
• Pouvoir recruter des doctorants dans des écoles
doctorales (ED) de différentes disciplines. Cela pose
le problème de rattachement des chercheurs à une
seule ED. Faut-il pour cela flécher des allocations
hors contingent ED? Encourager les thèses en cotutelle.
• Renforcer le nombre de financement de bourses de
thèse interdisciplinaires (importance des ITN Marie
Curie). Ces chercheurs formeront le ciment des
collaborations futures (à condition qu'ils aient un
poste…).
Recrutements et carrière
• Problème
de
la
interdisciplinaires.
disparition
des
sections
• Affichage de poste interdisciplinaires fléchés et ou
flexibilisation du recrutement dans les sections du
CoNRS.
• Réflexion à mener sur l'évaluation de la carrière
interdisciplinaire, actuellement mal évaluée par les
sections/instituts du CNRS qui sont classés par
"monothématiques".
• Comment valoriser l'interdisciplinarité dans les
critères d'évaluations des chercheurs et des équipes,
laboratoires ? Evaluations croisées par plusieurs
sections, ou élargissement des compétences des
commissions ?
24
Annexes
Annexe 1 : Lexique et acronymes
ACES
Atomic Clock Ensemble in Space
(http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_Clock_Ensemble_in_Space)
advanced
VIRGO
Détecteur de 2eme génération pour la détection d'ondes gravitationnelles
(http://en.wikipedia.org/wiki/Virgo_interferometer)
AGN
Active Galactic Nucleus (http://en.wikipedia.org/wiki/Active_galactic_nucleus)
AIB
Bandes infrarouges aromatiques
AILES
Advanced Infrared Line Exploited for Spectroscopy (synchrotron SOLEIL http://www.synchrotron-soleil.fr/Recherche/LignesLumiere/AILES)
Alice-LHC
A Large Ion Collider Experiment (http://aliceinfo.cern.ch/Public/Welcome.html)
ALMA
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (http://www.almaobservatory.org)
AMS02
Alpha Magnetic Spectrometer (http://www.ams02.org)
ANR
Agence National de la Recherche
ANTARES
Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss environmental RESearch
(http://antares.in2p3.fr)
APC
AstroParticules et Cosmologie, Paris VII (http://www.apc.univ-paris7.fr)
ARAMIS
Accélérateur de particules au CSNSM Orsay
(http://www.csnsm.in2p3.fr/Accelerateur-2MV-ARAMIS)
ARCHES
Astronomical Resource Cross-matching for High Energy Studies
(http://www.arches-fp7.eu)
AS
Action Spécifique (de l'INSU)
AUGER
Observatoire Pierre Auger (www.auger.org/)
Cassini/Huygens Mission spatiale vers le système de Saturne
(http://en.wikipedia.org/wiki/Cassini%E2%80%93Huygens)
CAST
CERN Axion Solar Telescope
(http://en.wikipedia.org/wiki/CERN_Axion_Solar_Telescope)
CCRT
Centre de Calcul Recherche et Technologie (http://www-ccrt.cea.fr)
CEA
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (http://www.cea.fr)
CFHT
Canada-France Hawaii Telescope (http://www.cfht.hawaii.edu)
CID
Commission InterDisciplinaire du CNRS (n'existe plus actuellement)
CINES
Centre Informatique National de l’Enseignement Supérieur (https://www.cines.fr)
CMB
Cosmic Microwave Background (Fond diffus cosmologique http://fr.wikipedia.org/wiki/Fond_diffus_cosmologique)
CNES
Centre National d'Exploration Spatiale
25
COMUE
ComMunautés d’Universités et Etablissements
(http://fr.wikipedia.org/wiki/Communaut%C3%A9_d%27universit%C3%A9s_et_%C
3%A9tablissements)
CONCORDIA
Station Antarctique Franco-Italienne à Dome C
(http://fr.wikipedia.org/wiki/Base_antarctique_Concordia)
CoNRS
Comité National de la Recherche Scientifique (http://www.cnrs.fr/comitenational/)
CoRoT
Convection, Rotation and planetary Transits
(http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/COROT)
COSIMA
COmetary Secondary Ion Mass Analyser (un des analyseurs de poussières de la
mission Rosetta - http://rosetta-cosima.fi)
COST
European Cooperation in Science and Technology (http://www.cost.eu)
CRESU
Cinétique de Réaction en Ecoulement Supersonique Uniforme
(http://en.wikipedia.org/wiki/CRESU_experiment)
CTA
Cerenkov Telescope Array
(http://en.wikipedia.org/wiki/Cherenkov_Telescope_Array)
Dawn
Mission spatiale vers la planète naine Ceres (http://dawn.jpl.nasa.gov)
DES
Dark Energy Survey (http://www.darkenergysurvey.org)
DESI
Dark Energy spectroscopic Instrument (http://desi.lbl.gov/)
DESIRS
Dichroïsme Et Spectroscopie par Interaction avec le Rayonnement Synchrotron
(http://www.synchrotron-soleil.fr/Recherche/LignesLumiere/DESIRS)
DORIS
Détermination d'Orbite et de Radiopositionnement Intégrés par Satellite
(http://smsc.cnes.fr/DORIS/Fr)
DPAC
Data Processing and Analysis Consortium
(http://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dpac/consortium)
eBoss
Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey
(https://www.sdss3.org/future/eboss.php)
EChO
Exoplanet Characterisation Observatory (mission proposed in Cosmic Vision M3
missions)
EDELWEISS III
Experiment for direct detection of WIMP dark matter (http://edelweiss.in2p3.fr)
eLISA
(evolved) Laser Interferometer Space Antenna (https://www.elisascience.org/)
EMIE
Edifices Moleculaire Isolés et Environnés (GDR 3533 - http://www-lpl.univparis13.fr/gdr-emie)
EPOV
Environnements Planétaires et Origines de la Vie (ex-programme interdisciplinaire)
ERC
European Research Council (http://erc.europa.eu)
ESA
European Space Agency (http://www.esa.int)
ESPRESSO/VLT
Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic
Observations/Very Large Telescope
(http://www.eso.org/sci/facilities/develop/instruments/espresso.html)
Euclid
Mission spatiale pour étudier la géometrie de l'univers noir (http://sci.esa.int/euclid)
EURECA
European Underground Rare Event Calorimeter Array (http://www.eureca.kit.edu)
ExoMars
Mission spatiale à visée exobiologique vers Mars
26
(http://exploration.esa.int/mars/46048-programme-overview)
Fermi
Gamma Ray space telescope (http://fermi.gsfc.nasa.gov)
FIRST-TF
Facilities for Innovation, Research, Services, Training in Time & Frequency
(http://first-tf.com)
ForM@Ter
Formes et Mouvements de la Terre (pole thématique)
FPGA
field-programmable gate array (http://en.wikipedia.org/wiki/Fieldprogrammable_gate_array)
Gaia
Mission spatiale pour étudier notre galaxie (http://sci.esa.int/gaia/)
GANIL
Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (http://www.ganil-spiral2.eu)
GANIL-SPIRAL2
Nouveau projet d'accélérateur au GANIL (http://www.ganil-spiral2.eu/spiral2)
GDR
Groupement De Recherche (CNRS)
GDR neutrino
http://gdrneutrino.in2p3.fr/
GDR Terascale
http://terascale.in2p3.fr/
GENCI
Grand Equipement National de Calcul Intensif (http://www.genci.fr/fr)
GEPI
Laboratoire Galaxies, Etoiles, Physique et Instrumentation (http://gepi.obspm.fr)
GNSS
Global Navigation Satellite Systems (http://www.gsa.europa.eu)
GOCE
Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer
(http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/GOCE)
GPU
Graphics Processing Unit
GRAAL
(projet de mission de mesure du géoïde océanique)
GRACE
Gravity Recovery and Climate Experiment
(http://www.nasa.gov/mission_pages/Grace)
GRAIL
Gravity Recovery and Interior Laboratory
(http://www.nasa.gov/mission_pages/grail/main)
GRAM
Action Specifique Gravitation, Références, Astronomie, Métrologie
(http://gram.oca.eu)
GRASP
Geodetic Reference Antenna in Space
GRAVITY
General Relativity Analysis via VLT InTerferometrY (http://www.lesia.obspm.fr/GRAVITY-.html)
GRGS
Groupement de Recherche en Géodésie Spatiale
HARPO
Hermetic ARgon Polarimeter (http://polywww.in2p3.fr/spip.php?rubrique89)
Hayabusa
Mission spatiale de retour d'échantillons d'un astéroïde
(http://global.jaxa.jp/projects/sat/muses_c)
HESS
High Energy Spectroscopic System (http://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/HESS/)
IAXO
International AXion Observer (http://iaxo.web.cern.ch/content/home-internationalaxion-observatory)
IceCUBE
IceCube neutrino observatory
(http://en.wikipedia.org/wiki/IceCube_Neutrino_Observatory)
ICP-MS
Inductively coupled plasma mass spectrometry
(http://en.wikipedia.org/wiki/Inductively_coupled_plasma_mass_spectrometry)
27
IdEx
Initiatives d'Excellence (http://fr.wikipedia.org/wiki/Initiative_d%27excellence)
IDRIS
Institut du développement et des ressources en informatique scientifique
(http://www.idris.fr/)
IN2P3
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
(http://www.in2p3.fr/)
INGMAR
IrradiatioN de Glaces et Météorites Analysées par Réflectance VIS-IR (CSNSM
Orsay)
INP
Institut National de Physique (http://www.cnrs.fr/inp)
INS2I
Institut des Sciences de l'Information et de leurs Interactions
(http://www.cnrs.fr/ins2i)
INSIGHT
Mission d'exploration martienne : INterior exploration using Seismic Investigations,
Geodesy and Heat Transport (http://insight.jpl.nasa.gov/home.cfm)
INSIS
Institut des sciences de l'ingénierie et des systèmes (http://www.cnrs.fr/insis)
INSMI
Institut national des sciences mathématiques et de leurs interactions
(http://www.cnrs.fr/insmi)
INSU/AA, ST,
OA, SIC
Institut National des Sciences de l'Univers/ Astronomie Astrophysique, Terre Solide,
Océan Atmosphère, Surfaces et Interfaces Continentales (http://www.insu.cnrs.fr)
IPAG
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (http://ipag.osug.fr)
IPhT
Institut de Physique Theorique (http://ipht.cea.fr)
IRFU
Institut de Recherche sur les lois de l'univers (http://irfu.cea.fr)
ITN
Initial Training Network (http://ec.europa.eu/research/mariecurieactions/aboutmca/actions/itn/index_en.htm)
Itokawa
Astéroïde de type S, cible de la mission Hayabusa
(http://en.wikipedia.org/wiki/25143_Itokawa)
Jason-2
Mission d'altimétrie pour l'observation des océans (http://smsc.cnes.fr/JASON2/Fr)
JEM-EUSO
Japanese Experiment Module - Extreme Universe Space Observatory
(http://jemeuso.riken.jp/en)
KEPLER
Mission spatiale pour la recherche de planètes habitables (http://kepler.nasa.gov)
KIDA
Kinetic Database for Astrochemistry (http://kida.obs.u-bordeaux1.fr)
KM3-net
Multi-km3 sized Neutrino Telescope (http://www.km3net.org)
LabEx
Laboratoire d'Excellence
LAM
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (http://www.lam.fr)
LERMA
Laboratoire d’Études du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et
Atmosphères (http://lerma.obspm.fr)
LESIA
Laboratoire d'Etudes Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique
(http://www.lesia.obspm.fr)
LHAASO
Large High Altitude Air Shower Observatory
(http://english.ihep.cas.cn/ic/ip/LHAASO)
LIO
Lyon Institut des Origines (http://lio.universite-lyon.fr/)
LISA-Pathfinder
Mission de test pour LISA (Laser Interferometer Space Antenna)
(http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/LISA_Pathfinder_overview)
28
LPC2E
Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace
(http://lpce.cnrs-orleans.fr)
LSST
Large Synoptic Survey Telescope
M3
3ème mission moyenne du programme Cosmic Vision 2015-2025 de l’ESA
Mars Express
Mission spatiale martienne
(http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Mars_Express)
MARS-2020
Future mission spatiale martienne (http://mars.jpl.nasa.gov/mars2020)
MARSIS
Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding
(http://sci.esa.int/mars-express/34826-design/?fbodylongid=1601)
MASTODONS
Défis de la Mission pour l'Interdisciplinarité du CNRS "Grandes masses de données
scientifiques" (http://www.cnrs.fr/mi/spip.php?article53)
MAVEN
Mission spatiale martienne - Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN
(http://mars.nasa.gov/maven)
MESSENGER
Mission spatiale vers Mercure - Mercury Surface, Space Environment,
Geochemistry and Ranging (http://www.nasa.gov/mission_pages/messenger/main)
MHD
MagnétoHydroDynamique
MI
Mission pour l'Interdisciplinarité du CNRS (http://www.cnrs.fr/mi)
MICROSCOPE
Micro-Satellite à traînée Compensée pour l’Observation du Principe d’Equivalence
(https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/m/microscope)
MIGA
Matter wave - laser based Interferometer Gravitation Antenna
(https://sites.google.com/site/migaproject/project-definition)
MIS
Milieu InterStellaire
MOMIE
Mars Organic Molecules Irradiation & Evolution (http://www.lisa.univparis12.fr/fr/projets/20-projets/184-momie)
MSL
Missions spatiale martienne - Mars Science Laboratory
(http://mars.jpl.nasa.gov/msl)
NanoSIMS
Spectrométre de Masse d'Ions Secondaires à haute résolution spatiale
(http://www.cameca.fr/instruments-for-research/nanosims.aspx)
New Horizons
Mission spatiale vers Pluton (http://science.nasa.gov/missions/new-horizons)
OCEVU
LabEx Origines Constituants et Evolution de l'Univers (https://www.labexocevu.univ-amu.fr)
OPV
Origne des Planètes et de la Vie (ex programme interdisciplinaire)
PCMI
Programme Nationa Physique et Chimie du Milieu Interstellaire
(http://www.insu.cnrs.fr/node/1512)
PEPS
Programme Exploratoire Premier Soutien (de la MI) (http://www.cnrs.fr/mi/)
PID
Programme InterDisciplinaire du CNRS (n'existent plus)
Planck
Mission spatiale d'étude des anisotropies du CMB
(http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck)
PLATO
Mission spatiale M3 de l'ESA pour la détection de planètes extrasolaires
(http://sci.esa.int/plato)
PNCG
Programme National Cosmologie et Galaxies
29
(http://www.iap.fr/pncg/pncg/Accueil.html)
PNHE
Programme National Hautes Energies (http://pnhe.cnrs.fr/)
PNP
Programme National de Planétologie (http://pnp.projet.latmos.ipsl.fr)
PNST
Programme National Soleil Terre (http://www.ias.u-psud.fr/pnst)
PRACE
Partnership for Advanced Computing in Europe (http://www.prace-ri.eu)
REFIMEVE+
REseau FIbré MEtrologique à Vocation Européenne+
(http://www.refimeve.fr/index.php/fr)
RENATECH
Grandes centrales de technologies francaises
(https://www.renatech.org/accueil.php3)
Rosetta
Missions spatiale d'analyse in situ d'une comète (http://rosetta.esa.int/)
SAp
Service d'Astrophysique (CEA - http://irfu.cea.fr/Sap)
SEIS
Instrument de la mission martienne INSIGHT - Seismic Experiment for Interior
Structure (http://insight.jpl.nasa.gov/seis.cfm)
SERAC
Plateforme de simluation du permafrost (http://fototek.geol.u-psud.fr/Nouvelletraduction-23-Formation.html)
SIDONIE
Accélérateur de particules - séparateur d'isotopes du CSNSM
(http://www.csnsm.in2p3.fr/Le-separateur-d-isotopes-SIDONIE)
SIMS
Secondary Ion Mass spectrometry - microsonde ionique
Sloan Sky Digital http://www.sdss.org/
Survey
SOLEIL
Centre de rayonnement synchrotron francais (http://www.synchrotron-soleil.fr)
SPIRou
SpectroPolarimètre Infra-Rouge au CFHT
(http://www.cfht.hawaii.edu/fr/projects/SPIRou)
Stardust
Mission spatiale de retour d'échantillons cométaires (http://stardust.jpl.nasa.gov)
STE-QUEST
Space-Time Explorer and Quantum Equivalence Principle Space Test
(http://sci.esa.int/ste-quest/)
Super CDMS
Super Cryogenic Dark Matter Search (http://cdms.berkeley.edu)
Super-NEMO
NEMO : Neutrino Ettore Majorana Observatory - super NEMO : nouvelle génération
d'expérience, R&D en cours
SVOM
Mission spatiale franco-chinoise pour l'étude des sursauts gamma - Space-based
multi-band astronomical Variable Objects Monitor (http://www.svom.fr/)
SWOT
Surface Water & Ocean Topography (https://swot.jpl.nasa.gov)
SYRTE
Laboratoire Système de référence Temps Espace (http://syrte.obspm.fr)
Tandem-ALTO
Accélérateur de particules de l'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay
(http://ipnwww.in2p3.fr/Installation-ALTO,5)
TOF-SIMS
Spectrométrie de Masse d'Ions Secondaires à Temps de Vol
TOSCA
Instance du CNES composés de 4 groupes de travail : Terre, Océan, Surfaces
continentales, Atmosphère
UPMC
Université Pierre et Marie Curie (http://www.upmc.fr)
Venus Express
Mission spatiale vers Vénus
(http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Venus_Express)
30
VIPERS
VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (http://vipers.inaf.it)
VIRGO
Etude des ondes gravitationnelles (http://www.ego-gw.it/public/virgo/virgo.aspx)
VLBI
Very Long Baseline Interferometry (http://en.wikipedia.org/wiki/Very-longbaseline_interferometry)
VLTI
Very Large Telescope Interferometer
(http://www.eso.org/sci/facilities/paranal/telescopes/vlti.html)
VVDS
VIMOS VLT Deep Survey Database (http://cesam.oamp.fr/vvdsproject/vvds.htm)
WASP
Wide Angle Search for Planets (http://www.superwasp.org)
WIMPS
Weakly Interacting Massive Paricles
(http://en.wikipedia.org/wiki/Weakly_interacting_massive_particles)
XENON-100
Recherche de matière noire
(http://xenon.astro.columbia.edu/XENON100_Experiment)
XENON-1T
Recherche de matière noire (http://www.xenon1t.org)
31
Annexe 2 : Synthèse graphique de réponses au questionnaire
Nature de l'interdisciplinarité : « Organisation autour de plusieurs thèmes scientifiques, ou
par différentes méthodes, ou les deux ? »
Réponses(sur(:(
,(10(Laboratoires(
,(18(Groupes(de(recherche(
,(29(Personnes(individuelles(
Thème&
Scien+fique&
Thème&
Scien+fique&et&
Méthode&
Méthode&4>&0&
Répartition des réponses au questionnaire, par institut
Réponses(sur(:(
,(10(Laboratoires(
,(18(Groupes(de(recherche(
,(29(Personnes(individuelles(
INSMI%
INSIS% SHS%
Pas(de(contribu>on(de(:(%
INS2I%
INS2I%
INP%
INC%
INSU%
IN2P3%
32
Sections CNRS représentées dans les réponses au questionnaire
Réponses(sur(:(
,(10(Laboratoires(
,(18(Groupes(de(recherche(
,(29(Personnes(individuelles(
18#(Terre#et#planètes#
telluriques)#
19#(Syst.Terre#:#
enveloppes)#
01#(Interac,ons,#
par,cules,#noyaux)#
02#(Théories#physiques)#
04#(Atomes#et#
molécules,#op,que#et#
lasers,#plasmas#chauds)#
08#(MicroB#et#
nanotechnologies,#etc.)#
12#(Architectures#
moléculaires)#
17#(Système#solaire#et#
univers#lointain)#
13#(Chimie#physique,#
théorique#et#
analy,que)#
Sections CNU représentées dans les réponses au questionnaire
Réponses*sur*:*
D*10*Laboratoires*
D*18*Groupes*de*recherche*
D*29*Personnes*individuelles*
36##
(Terre*solide)*
35##
(Structure*et*évolu&on*
de*la*terre*et*des*autres*
planètes)*
37##
29##
(Météorologie,*
océanographie*phys.* (Cons&tuants*
environnement)* élémentaires)*
30##
(Milieux*dilués*et*
op&que)*
31##
(Chimie*théorique,*
physique,*analy&que)*
34##
(Astronomie*
Astrophysique)*
33
Répartition des thématiques interdisciplinaires
Réponses(sur(:(
,(10(Laboratoires(
,(18(Groupes(de(recherche(
,(29(Personnes(individuelles(
Répar77on&des&ac7vités&
Physique&&
théorique&
Exobiologie&
Phys.&Chimie&Milieu&
Interstellaire&
Autres&
Planétologie&
Géosciences&
AstroPar7cules&
Cosmologie&
Phys.&Stellaire&
Phys.&Astrophys.&
Fondamentale&
10 premières sources de financement (2009-2013)
Réponses(sur(:(
,(10(Laboratoires(
,(18(Groupes(de(recherche(
,(29(Personnes(individuelles(
Autres#
AO#Region#
AO# GDR#
#Ins;tuts#
PN#
PID#
AO#Europe#
SB#
LabEx#
AO#Nat.#
34