Présentation générale du laboratoire

Le laboratoire AstroParticule et Cosmologie (APC) est une Unité Mixte de Recherche (UMR) créée en 2005. L'APC regroupe 80 chercheurs et enseignants-chercheurs, ainsi que 75 ingénieurs, techniciens et personnels administratifs. En incluant le personnel non permanent (doctorants et postdoctorants, ingénieurs et techniciens sous contrat, apprentis et visiteurs étrangers), environ 220 personnes forment cette structure. L'APC est placé sous la tutelle de l'Université Paris Cité (UPCité) et du CNRS, représenté par trois de ses instituts : l'IN2P3 (le principal), l'INSU et l'INP. Le CEA (DSM/IRFU), l'Observatoire de Paris et le CNES sont également des tutelles du laboratoire.

Les activités du laboratoire sont organisées autour de cinq équipes scientifiques :

  • Cosmologie : Axée sur l'origine et l'évolution de l'univers, cette équipe mène des recherches allant de la théorie à l'instrumentation et à l'analyse des données. Elle se concentre sur deux approches d'observation principales : les grands relevés optiques et infrarouges et le Fond Diffus Cosmologique (CMB). L'équipe contribue aux relevés de ciel effectués par l'Observatoire Vera C. Rubin et la mission spatiale Euclid, et est impliquée dans des projets liés au CMB tels que QUBIC, le Simons Observatory et LiteBIRD.

  • Gravitation : Spécialisée dans l'astronomie des ondes gravitationnelles à l'aide de détecteurs au sol et spatiaux, cette équipe contribue au développement et à l'exploitation d'observatoires comme Advanced Virgo et l'observatoire spatial LISA. Le groupe participe également au développement des détecteurs de prochaine génération tels que le Télescope Einstein et étudie les ondes gravitationnelles à l'aide d'approches alternatives comme la chronométrie des pulsars avec l'EPTA et l'IPTA.

  • Astrophysique des Hautes Énergies : Cette équipe se concentre sur les phénomènes violents de l'Univers en adoptant une approche multi-longueurs d'onde et multi-messagers pour étudier les rayons X, les rayons gamma, les photons de haute énergie, les neutrinos et les rayons cosmiques. Les projets clés incluent SVOM, ATHENA et INTEGRAL pour les observations de rayons X et gamma, H.E.S.S. et CTA pour les photons de haute énergie, KM3NeT pour les neutrinos et EUSO pour les rayons cosmiques.

  • Particules : Initialement axée sur la physique des neutrinos (par exemple, la détermination de leurs propriétés et de la hiérarchie des masses), l'équipe a élargi son champ d'action pour inclure les recherches directes sur la matière noire et les études sur le boson de Higgs. Le groupe est impliqué dans les expériences DUNE et KM3NeT/ORCA pour des mesures de précision sur les neutrinos, participe au projet DarkSide pour la recherche de matière noire et mène des études sur le boson de Higgs avec des expériences comme le détecteur ATLAS au LHC et les futurs collisionneurs au CERN, tels que le FCC.

  • Théorie : Cette équipe mène des recherches théoriques et phénoménologiques sur les interactions fondamentales, en lien avec les principaux thèmes du laboratoire, ainsi que des travaux plus fondamentaux sur la gravité, la théorie quantique des champs et la théorie des cordes. Les théoriciens collaborent étroitement avec les instrumentistes et les observateurs.

Depuis sa création, la science spatiale a toujours été un axe central du laboratoire APC. Le Pôle Spatial de l'UPCité est un élément crucial de cette stratégie, fournissant une formation essentielle aux étudiants et au personnel technique.

Les équipes scientifiques sont soutenues par des services techniques, organisés en départements selon leurs compétences en ingénierie (mécanique, électronique et microélectronique, instrumentation, informatique et évaluation de la qualité des projets). De plus, les services administratifs sont organisés autour de trois axes principaux : finances et budget, ressources humaines et communication.

Trois entités sont associées au laboratoire :

  • PCCP (Paris Centre for Cosmological Physics) : Ce centre promeut des activités de vulgarisation et d’éducation, ainsi que le dialogue interdisciplinaire entre art, science et philosophie, en lien avec les thèmes de recherche de l'APC.

  • LabEx UnivEarthS : Le laboratoire d'excellence UnivEarthS est une initiative interdisciplinaire qui rassemble l'APC, l'Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) et le laboratoire AIM (Astrophysique, Instrumentation et Modélisation) du CEA/Irfu. Il vise à étudier les processus qui ont façonné et gouverné l'histoire et la dynamique de la Terre et de l'Univers.

  • Centre Fonctionnel ApPEC : Le Consortium Européen de Physique des Astroparticules (ApPEC) coordonne les efforts nationaux de recherche en physique des astroparticules à travers l'Europe, en collaboration avec les agences de financement, les institutions gouvernementales et les instituts de recherche.

Le laboratoire dispose de plusieurs plateformes technologiques et plateaux techniques :

  • Calcul et Analyse de Données : Y compris le cluster de calcul haute performance DANTE et une plateforme d’analyse de données multi-messagers développée avec des partenaires.

  • Développement Technologique et Instrumental : Ceci comprend une salle de mesure bas bruit, une enceinte de vide thermique, trois salles blanches, des laboratoires dédiés à la photodétection et aux longueurs d'onde millimétriques, une plateforme cryogénique sub-K pour la caractérisation des matériaux à basse température, et une Concurrent Design Facility développée dans le cadre du Pôle Spatial.

L'APC évolue dans un réseau international dynamique. Le développement de grands instruments dans le domaine de la physique des astroparticules est mené par de grandes collaborations scientifiques, qui créent naturellement un contexte mondial. Cela est particulièrement vrai pour les missions spatiales, où l'APC collabore régulièrement avec l'ESA, la NASA, la JAXA et la CNSA.

Au niveau européen et international, l'APC a établi plusieurs partenariats avec des institutions reconnues pour la qualité de leurs programmes de recherche, notamment :

  • Coordination de Grands Projets Européens : Tels que le projet de mobilité CMB-INFLATE et l’Astrophysics Centre for Multimessenger Studies in Europe (ACME).

  • Partenariat Étroit avec AstroCeNT en Pologne

  • Collaborations avec des Laboratoires de Recherche Internationaux (IRL) et des Centres de Recherche Internationaux (IRC) : Comme l'IRL Pierre Binetruy en partenariat avec l'Université de Californie, Berkeley, l'IRL ILANCE en collaboration avec l'Université de Tokyo, et l'IRC Discovery avec l'Université de Chicago.