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Du plateau de Saclay à Gizeh

Publié le : 10.01.2018, dernière mise à jour : 10.01.2018

En novembre 2017, la revue scientifique Nature annonçait la découverte d’une nouvelle cavité dans la pyramide de Kheops. Un événement auquel une équipe du CEA* de Saclay a contribué grâce à sa technologie d’imagerie novatrice.

Le télescope à muons du CEA Saclay sonde la pyramide de Kheops©ScanPyramids/HIP

30 mètres de long sur plusieurs mètres de haut, le tout juste au-dessus de la grande galerie à une soixantaine de mètres au-dessus du sol … La nouvelle cavité découverte au cœur de la pyramide de Kheops au cours de l’été 2017 est un nouveau défi lancé aux scientifiques et aux égyptologues. Elle interroge sur son utilité et sur les méthodes qui ont permis d’édifier l’une des sept merveilles du monde, il y a maintenant 45 siècles.

À l’origine de ce résultat, une mission scientifique internationale à laquelle a pris part l’équipe de Sébastien Procureur, ingénieur de recherche au CEA de Saclay. Dans son laboratoire de l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers (Irfu), le scientifique et ses collègues travaillent à la détection de particules issues du rayonnement cosmique naturel, les muons.

Exploration non invasive

"Nous sommes en permanence sous une douche de muons qui pénètrent la matière en profondeur. Ils sont utilisés pour faire de l’imagerie (muographie) en génie civil, en exploration minière ou en volcanologie et visualiser la structure de différents objets ou couches géologiques. Nos recherches consistent à mettre au point des détecteurs à muons de plus en plus performants et à obtenir des images de plus en plus fines", explique le chercheur.

En 2015, l’équipe de l’Irfu teste son premier télescope à muons sur le château d’eau de Saclay et parvient à en visualiser très distinctement la structure. Un résultat encourageant qui pousse Sébastien Procureur à contacter le coordinateur de la mission ScanPyramids dont il entend parler dans les médias. La mission, initiée par la faculté d’ingénierie du Caire et l’institut HIP**, a pour objectif de tester des méthodes non invasives d’exploration sur les grandes pyramides de Gizeh.

Premières images en haute définition

Après acceptation de leur dossier et quelques repérages de terrain, les essonniens s’envolent en 2016 pour l’Egypte, où ils se joignent à deux équipes japonaises (université de Nagoya et KEK) ayant développé d’autres technologies de muographie. Chacun teste alors ses instruments sur différents vides connus à l’intérieur de la pyramide. Les Japonais depuis l’intérieur de l’édifice, les Français depuis l’extérieur.

Au bout de quelques mois, les scientifiques de l’université de Nagoya et du CEA mettent à jour deux petites cavités encore inconnues, mais la découverte majeure survient début 2017. L’équipe de Nagoya repère les signes physiques d’une très grande cavité, juste au-dessus de la grande galerie. Les télescopes du CEA sont alors braqués dans cette zone et confirment, eux aussi, la présence d’un vide de quelques centaines de mètres cube à cet endroit. "C’est la première fois que des instruments ont pu observer aussi précisément, depuis l’extérieur d’un objet, une structure aussi profonde. Ce sont les premiers pas de la muographie haute définition", se réjouit Sébastien Procureur.

Vitrine technologique

"La mission nous a aussi permis de tester notre technologie en conditions extrêmes et en a montré ses atouts, comme l’obtention d’images de grande précision en temps réel".

Encouragée par le succès de la mission, l’équipe essonnienne s’attèle à présent au développement d’instruments encore plus performants qui pourraient être commercialisés en 2020. "D'ici là, nous espérons développer une nouvelle version du télescope permettant d’explorer plus en détails cette nouvelle cavité. Peut-être contribuerons-nous à percer les mystères de la pyramide de Kheops", conclut le chercheur.

*Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
**Institut héritage innovation préservation

 

Voir grâce aux muons

Tout droit venu de l’espace, le rayonnement cosmique arrose en permanence la surface de la Terre et produits des particules appelées muons. Chargés électriquement, très énergétiques, ces derniers traversent profondément la matière, ce qui permet de les utiliser pour sonder de gros objets comme la pyramide de Khéops. "Si nos instruments relèvent un excédent de muons dans une zone donnée de la pyramide, cela signifie qu’ils n’ont pas été stoppés par la pierre et ont donc traversé une cavité", explique Sébastien Procureur, ingénieur de recherche au CEA."De la même manière que la photographie utilise la lumière (et donc les photons) pour voir la surface des objets, la muographie s’appuie sur les muons pour en voir l’intérieur". Patience cependant car les flux de muons sont bien moins intenses que ceux de photons et les temps de pose bien plus longs avant d’obtenir une image. Trois mois ont en effet été nécessaires aux scientifiques pour visualiser la nouvelle cavité de Khéops.

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