L’interdisciplinarité à l’APC se déploie selon axes principalement : les géosciences et la science des données. Mais il y a des activités concernant la valorisation des capteurs spatiaux pour l’imagerie médicale (R&T Compton, GammaCube) ainsi que des actions à l’interface avec la société (problématique du genre, programme Européen GENERA)

Géosciences. Il y a une synergie naturelle entre l’astroparticule et les géosciences pour plusieurs raisons.

Tout d’abord, la géosphère (océan et atmosphère, les surfaces et interfaces continentales et la terre solide) forment une cible et détecteur pour les particules en provenance du cosmos, et donc leur connaissance précise est un sine-qua non pour la détection de ces derniers.

Deuxièmement pour capter les signaux parfois rares de ces particules, il est nécessaire de déployer des réseaux étendus, couvrant des surfaces du km2 au plusieurs milliers de km2 à des milieux hostiles (le fonds océanique, le désert, les fonds des cavernes, l’espace), des réseaux dont la similitude de fonction avec des réseaux analogues de géosciences est frappante. Ainsi, les réseaux des capteurs de l’astroparticule peuvent servir de support, et inspiration de méthodes expérimentales et d’analyse pour un suivi étendu et constant de l’évolution climatique

Troisièmement, les particules et ondes qui forment les messagers de l’astroparticule (muons, neutrinos, ondes gravitationnelles) à cause de leur capacité de pénétration plusieurs fois supérieure à celle de la lumière, deviennent aussi des messagers et révélateurs des propriétés des masses opaques de la terre (océan, terre solide, volcans, cœur de la terre, déplacement sismique des plaques continentales, …).

Finalement la compréhension exhaustive des phénomènes cosmiques violents « transitoires » (explosion de supernova, noyaux actifs de galaxie, fusion des trous noirs et étoiles à neutrons) demande le déploiement d’une stratégie de détection utilisant plusieurs sondes (photons, neutrinos, rayons cosmiques, ondes gravitationnelles), une stratégie dite multi-messager et une stratégie d’alerte, présentant de nouveaux plusieurs similitudes avec la détection précoce des signaux précurseurs des risques géologiques (séismes, tsunami, explosions volcaniques…).

Pour ces raisons, le laboratoire forme un partenaire fort au sein du Laboratoire d’excellence UnivEarths, et joue un rôle important dans plusieurs programmes à l’interface Géosciences-Astroparticule dont le programme Geoparticles, programme de détection des géoneutrinos émis par les éléments radioactifs aux sein de la terre ainsi que la tomographie et le suivi des volcans, en utilisant des muons. Ce dernier programme a développé récemment une application des sciences humaines importante pour la tomographie des tumuli pour l’archéologie : le programme ARCHE. Par ailleurs, le programme ONSET, utilise les neutrinos cosmiques pour la tomographie des couches terrestres et le programme ARGOS associé à l’observatoire KM3Net/ORCA, permet un suivi continu de paramètres environnementaux du fonds océanique (salinité, courants, bioluminescence, séismicité, contenu en Oxygène,…). De même, le programme E-GRAAL étudie la détection des signaux précurseurs des séismes, et en particulier le signal gravitationnel de déplacement des masses terrestres à l’origine du séisme, en utilisant des technologies développées pour la détection des ondes gravitationnels.

Science des données. L’astroparticule et la cosmologie sont un lieu privilégié d’échanges de technologie et de méthodes sur la science des données. Par exemple les capteurs distribués selon des grands réseaux utilisent des capteurs embarqués « intelligents » (IoT, ou Internet of Things), développés déjà par la discipline depuis longue date, par exemple les microcontrôleurs embarqués développés pour l’observatoire AUGER ou la distribution de la synchronisation à travers le système « white rabbit » pour CTA.

L’APC soutient aussi des activités à l'interface entre l'astrophysique, les mathématiques, le traitement statistique de l'information et le calcul scientifique. Des chercheurs et ingénieurs de l’APC ont ainsi réussi appliquer à des problèmes pointus d'analyse et d'interprétation de données observationnelles, des méthodes innovantes en analyse de données, modélisation physique, et simulation numérique. L'APC rassemble des spécialistes des simulations numériques en astrophysique ainsi que des experts en analyse de données. Ces deux activités sont liées, de façon complémentaire, aux données observationnelles collectées par les différents instruments dédiés à l'observation de notre Univers. Le traitement et l'analyse des données permettent d'obtenir un diagnostic précis des phénomènes observés tandis que la simulation numérique permet de modéliser ces phénomènes afin de remonter aux ingrédients ayant permis la production de ces observations.

En particulier, les équipes d’APC contribuent à l'analyse de données et à la simulation dans des domaines tel que la cosmologie (fabrication de cartes, séparation de composantes, modélisation des émissions astrophysiques millimétriques, la détection des sources ponctuelles et des amas de galaxies), la gravitation (détection d'ondes gravitationnelles) et à l'astrophysique des hautes énergies (simulation de disques d'accrétion et de jets autour d'objets compacts, et la distribution statistique de rayons cosmiques de haute énergie). Ces activités sont soutenues par les activités au Centre Francois Arago (FACe)