Introduction

Afin de pouvoir répondre à ses engagements sur les différents projets auxquels il participe, le CPPM s’est doté d’équipements dans les différents domaines techniques en électronique, en mécanique et en informatique. Ces équipements sont mis en œuvre par les services techniques du laboratoire au sein de projets. Certain de ces moyens technologiques sont regroupés sous la forme de plateformes et plateaux techniques :

  • LSPM : Laboratoire Sous-marin Provence Méditerranée, plateforme sous-marine comprenant le déploiement de câbles et boites de jonction (dont l’infrastructure MEUST), accueillant le détecteur ANTARES, le détecteur KM3NeT/ORCA et une nouvelle instrumentation destinée à l’étude de l’environnement marin (NUMerEnv).
  • HPHC : Plateforme de Calcul Scientifique (High Performance Hybrid Computing), comprenant le nœud Tier 2 de la grille de calcul du LHC ainsi que le projet M3AMU de mise à disposition de moyens de calcul hybrides développés avec le CCIAM (Centre de calcul intensif d’Aix Marseille).
  • PICA : Plateau Infrarouge CAractérisation
  • PRAX : Plateau Radon-Xénon

Laboratoire Sous-marin Provence Méditerranée

Illustration de la plateforme © Mathilde Destelle
Infrastructures de la plateforme

Le Laboratoire Sous-marin Provence Méditerranée (LSPM) est une plateforme nationale de l’Institut national de physique nucléaire et de physique des particules du CNRS. Aix-Marseille Université et Ifremer participent au pilotage de cette infrastructure orientée vers la recherche pluridisciplinaire et la culture scientifique. Le CPPM est le laboratoire hôte pour cette plateforme, constituée essentiellement d’une infrastructure sous-marine, installée par 2500 mètres de profondeur, à 40 kilomètres au sud de Toulon, avec transmission en temps réel des données des divers instruments vers les salles de contrôle à terre (La Seyne-sur-Mer, Marseille). La plateforme LSPM accueille le détecteur de neutrinos ORCA de KM3NeT ainsi que des capteurs environnementaux EMSO. D’autres liens de connexion sous-marine sont mis à disposition pour de nouveaux utilisateurs.

Infrastructure sous-marine :

  • câbles électro-optiques de liaison à terre,

  • boîtes de jonction pour l’interfaçage de l’instrumentation sous-marine,

  • système de positionnement acoustique base longue,

  • boîte de jonction dédiée à des mesures environnementales.

Infrastructure terrestre à vocation pluridisciplinaire et pédagogique :

  • salle de contrôle principale à La Seyne-sur-Mer : pilotage en temps réel des expériences, acquisition et traitement des données, connexion haut débit vers d’autres centres de pilotage et de stockage,

  • salle de contrôle déportée au CPPM : showroom, accueil, installations multimédias.

La plateforme a été initiée à travers l’infrastructure sous-marine MEUST/NUMerEnv, et accueille le site français de l'expérience internationale KM3NeT. Elle représente aussi le site Ligure-Ouest d’EMSO pour des études environnementales menées par la Division Technique de l'Institut National des Sciences de l'Univers DT-INSU du CNRS, l'Ifremer, l'Institut Méditerranéen d’Océanologie MIO, le Laboratoire Informatique et Systèmes LIS et Géoazur. Le LSPM est la deuxième génération d'insfrastructure sous-marine, après celle déployée dans le cadre de l’expérience ANTARES.

La plateforme est financée dans le cadre du Contrat de Plan Etat Région (CPER), avec le concours de l’Union Européenne avec le Fonds Européen de Développement Régional (FEDER), l’Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (IN2P3) du CNRS et la Délégation Régionale Académique à la Recherche et à l'Innovation (DRARI).

Organigramme
Organigramme

Direction :

Chargés de mission :

Comité de pilotage :

Comité des expériences/utilisateurs :

  • Direction du LSPM
  • Chargés de mission du LSPM
  • Représentant de l’Ifremer
  • Représentant de KM3NeT
  • Représentant d’EMSO

Comité scientifique externe

  • en cours de constitution
  • On the Detection Capabilities of Underwater DAS, I. Lior et al. , JGR Solid Earth 126 (2021) e2020JB020925
  • Les abysses cachent un monde de lumière, in Pop'sciences Mag, Numéro 6, juin 2020, par Caroline Depecker
  • Première publication des données KM3NeT : Dependence of atmospheric muon rate on seawater depth measured with the first KM3NeT detection units, M. Ageron et al. , KM3NeT Collaboration, Eur. Phys. J. C (2020) 80-99
  • Distributed sensing of earthquakes and ocean-solid Earth interactions on seafloor telecom cables, A. Sladen et al. , Nat. Commun. 10 (2019) 5777
  • Unique observatories for sea science and particle astrophysics: The EMSO-Antares and EMSO-Western Ionian nodes in the Mediterranean Sea, Dominique Lefevre, Bruno Zakardkjian, Daniele Embarcio, EPJ Web of Conferences 207, 09004 (2019), https://doi.org/10.1051/epjconf/201920709004
  • KM3NeT 2.0 – Letter of Intent for ARCA and ORCA KM3NeT Collaboration: S. Adrián-Martínez et al. J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 43 (2016) 084001
  • Mars 2021 : Publication de la sensibilité sur la détermination de l'ordonnancement des masses des neutrinos et les mesures des paramètres d'oscillation avec KM3NeT/ORCA, dont le CPPM est auteur principal
  • Février 2021 : Paschal Coyle, physicien au CPPM, est nommé Porte-Parole de la Collaboration KM3NeT pour 2 ans
  • Février 2021 : Publication de la sensibilité sur la détection de neutrinos issus de supernovae à effondrement de coeur avec KM3NeT, dont le CPPM est auteur principal
  • Octobre 2020 : Déploiement et connexion du Node2 de l’infrastructure sous-marine MEUST/NUMerEnv/LSPM
  • Juin 2020 : Première réunion du comité de pilotage du LSPM
  • Mars 2020 : KM3NeT contribue dorénavant au réseau d’alertes SNEWS pour la détection de supernovae
  • Mars 2020 : création de la plateforme nationale intitulée Laboratoire sous-marin Provence Méditerranée
  • Janvier 2020 : Installation de deux nouvelles lignes du détecteur KM3NeT/ORCA qui prend désormais des données en continu avec 6 lignes de détection
  • Novembre 2019 : Premier follow-up en temps réel d’une alerte multi-messager (onde gravitationnelle S191110af) avec KM3NeT et publication de sa premiere circulaire (GCN #26249)
  • Juillet 2019 : Installation de deux nouvelles lignes du détecteur KM3NeT/ORCA qui prend désormais des données en continue avec 4 lignes de détection
  • Juin 2019 : Publication du premier papier d’analyse KM3NeT - Dependence of atmospheric muon flux on seawater depth measured with the first KM3NeT detection units - avec une contribution majeure du CPPM
  • Juin 2019 : Remise du Prix Cristal Collectif du CNRS à l’équipe technique du CPPM pour le développement et la construction de l’infrastructure sous-marine MEUST/NUMerEnv
  • Mai 2019 : Publication par le journal Le Monde de la vidéo de CNRS Images « Pêcheurs de neutrinos » sur la construction de KM3NeT/ORCA
  • Mai 2019 : Installation d’une nouvelle ligne du détecteur KM3NeT/ORCA qui prend désormais des données en continue avec 2 lignes de détection, installation du module océanographique MII
  • Février 2019 : Installation et mise en opération de la première ligne du détecteur KM3NeT/ORCA
  • Janvier 2019 : Publication de la Lettre d'Intérêt du projet Protvino-to-ORCA (P2O) utilisant un faisceau de neutrinos pour la mesure de la violation de CP dans le secteur des neutrinos
  • Octobre 2018 : Mise en service de l’infrastructure sous-marine avec la première boîte de jonction
  • Mise à disposition de ports utilisateurs grande profondeur, avec lien électro-optique vers la terre, pour connexion d'instrumentation
  • Mise à disposition du système de positionnement acoustique

Plateforme Calcul Intensif

La plateforme Calcul Intensif est une infrastructure informatique multimodale destinée à la recherche sur des données massives. Le projet EGI-INSPIRE, financé par la commission européenne, est la suite des projets EGEE, qui ont démontré la faisabilité d’une infrastructure de grille pour la recherche. Le projet actuel, basé sur des initiatives locales (NGI), s’étend déjà sur plus de 50 pays et 260 sites.

Le projet se concentre sur plusieurs axes :

  • Combiner les grilles nationales, régionales et thématiques dans une seule et unique infrastructure pour servir la recherche scientifique et construire une grille solide pour la recherche commerciale et l’industrie ;
  • Améliorer de manière continue la qualité du logiciel afin de fournir un service fiable aux utilisateurs ;
  • Attirer de nouveaux utilisateurs scientifiques ou industriels en leur faisant découvrir le nouveau potentiel offert par cette grille de calcul et s’assurer qu’ils reçoivent une formation et un support de qualité.

La grille s’appuie sur le réseau à haut débit, GEANT, de l’Union Européenne et exploite au mieux l’expertise accumulée par les nombreux projets nationaux et internationaux de grille de calcul passés et présents. Nous faisons fonctionner un nœud de grille dit « Tier-2 » de LCG qui sert les besoins d’analyses des physiciens du laboratoire, ainsi que ceux d’autres scientifiques, tout en contribuant à la grille par ses éléments de calcul et de stockage.

Nous sommes également partenaires dans un projet de mutualisation de moyens informatiques avec le mésocentre de calcul de l’AMU (Aix-Marseille Université). Nous fournirons alors une puissance de calcul d’environ 4000 coeurs et un espace de stockage proche de 4 PO, dans une mode mixte basé d’une part sur la grille de calcul et d’autre part sur la technologie Cloud (Openstack). Ce projet bénéficie du soutien financier du CPER et du FEDER.

L’infrastructure de calcul intensif (essentiellement Grille jusqu’à présent – France-Grille et Tier 2 de LCG France), est en train de développer une modalité Cloud à destination de l’ensemble de la communauté scientifique d’AMU. Ceci sera possible grâce à un projet porté par l'AMU en collaboration avec le mésocentre HPC d’AMU à travers un financement CPER et FEDER. Le projet permettra de mettre en place une plateforme mutualisée mais distribuée (Grille et Cloud à Luminy) et HPC (à Saint-Jérôme) accédée de manière unifiée par les utilisateurs d’AMU à travers le logiciel DIRAC.

Plateaux

Plateau Infrarouge

Le projet Euclid a été l’occasion pour le CPPM d’acquérir une expérience et de fortes compétences dans le design et la réalisation de bancs dans l'infrarouge proche (travail sous vide secondaire jusqu’à 70K) ainsi qu’une expertise sur les détecteurs à pixels hybrides IR de type H2RG (persistance, gain, non-linéarité, IPC).

Le Plateau Infrarouge du CPPM permet la caractérisation des détecteurs infrarouges SWIR (Short-Wave Infrared) et bénéficie d’une salle blanche dédiée (ISO7 – ISO5) équipée de deux cryostats dédiés dont l'excellente qualité a été démontrée lors de la caractérisation des détecteurs de vol d'Euclid.

L’expertise du CPPM dans le domaine de l’infrarouge est désormais reconnue au niveau international grâce notamment aux communications réalisées lors de conférences (SPIE, CNES), aux publications scientifiques, aux nombreux meetings Euclid Consortium-ESA-NASA et au contact avec le LabEx FOCUS.

Le CPPM est responsable de la caractérisation du détecteur ALFA, détecteur SWIR produit par la société Lynred, qui équipera la voie infrarouge du télescope COLIBRI de suivi au sol de l’expérience SVOM. Le laboratoire réalise également la caractérisation des photodiodes à quadrants infrarouges bas bruit utilisées pour la validation de l’instrument LISA par mesure interférométrique hétérodyne.

Détecteur infrarouge sur son support de transport. Ce détecteur est fabriqué par la société américaine Teledyne, sélectionné par la NASA et caractérisé au CPPM pour la mission Euclid. © Camille Moirenc
Bancs de caractérisation des détecteurs infrarouges de l'instrument NISP pour la mission spatiale Euclid. Mise en place, en salle propre, du plan focal contenant deux détecteurs. © Camille Moirenc
Bancs de caractérisation des détecteurs infrarouges de l'instrument NISP pour la mission spatiale Euclid. Les détecteurs de vol sont testés pendant 45 jours sous vide, à -200°C avec pour objectif d'évaluer leur performance. © Camille Moirenc

Plateau Radon

Le plateau « Radon » du CPPM a pour objectif d’étudier les principaux problèmes associés avec la problématique du bruit de fond induit par le radon dans les expériences de physique du neutrino à basse énergie et de recherche directe de Matière Noire, et atteindre une qualité de filtration de l’ordre du microBq/m3.

Avec l’avènement de nouveaux projets de plus en plus exigeants en termes de bruit de fond, nous souhaitons approfondir nos connaissances sur les phénomènes d’émanation, transport et capture du radon, dans des milieux particuliers (gaz lourds, très basses températures, etc.) avec les sensibilités extrêmes requises dans les futurs projets. Le bruit de fond induit par le radon et ses descendants est en effet très souvent la composante la plus difficile à éliminer et la limitation ultime pour un grand nombre d’expériences.

Pour répondre à cette problématique le plateau interdisciplinaire Radon accueille des équipes d’expériences nationales et internationales impliquées dans divers projets de recherche pour lesquels le radon est l’une des problématiques principales. Une évolution est envisagée pour regrouper sous l’égide d’une plateforme nationale les expertises de type « bas bruit ».

Le plateau technique Radon bénéficie des équipements suivants : détecteur Ge, banc de mesure d’adsorption, chambres de diffusion à température ambiante, système cryogénique -85° C, détecteur radon RAD7.