Cent fois plus lourds que les électrons, les muons sont produits dans la haute atmosphère au passage des rayons cosmiques. Ils traversent aisément la matière en interagissant faiblement avec les matériaux les plus denses. L’imagerie de muons permet donc de distinguer de forts contrastes de densité à travers une grande épaisseur de roches.
Vue d’artiste du « bombardement » de muons atteignant la surface terrestre.
© CEA/Irfu pour ScanPyramids.
Les physiciens de l’Irfu1 du CEA sont des experts reconnus en instrumentation pour la physique des hautes énergies.
Avec leurs trois imageurs à muons braqués sur une encoche de la grande pyramide de Kheops, située à 80 mètres de hauteur, ils ont commencé par valider les performances de leurs instruments en visant une cavité de 9 m², déjà connue des égyptologues et cachée derrière vingt mètres de roches. Pendant soixante jours au total, ils ont enregistré quelque cinquante millions de muons et révélé une autre cavité, inconnue celle-ci, grâce à un excédent de muons similaire à celui enregistré pour la première cavité.
Chaque télescope à muon est constitué de quatre détecteurs gazeux segmentés
Micromégas. Lorsqu’un muon ionise le gaz, le détecteur enregistre l’impact de la particule dans son plan. Grâce aux différents plans des détecteurs, les données recueillies par chaque télescope permettent de reconstruire la direction des muons incidents et d’en déduire une cartographie 2D en densité.
Image de l’arête Nord–Est de la pyramide de Kheops révélée par les télescopes à muons du CEA. Outre les encoches N1, N2 et N3, et la cavité C2 déjà connues, ils ont mis en évidence une nouvelle cavité nommée C1, à environ 105 mètres de haut. Les zones colorées représentent le flux de muons mesuré dans l’acceptance2 du télescope (et non le soleil comme le suggère la forme de la zone rouge et de son halo)
©CEA/Irfu pour ScanPyramids
La mission ScanPyramids
La Faculté des ingénieurs de l’Université du Caire et l’Institut HIP (Heritage Innovation Preservation) coordonnent depuis octobre 2015, sous l’autorité du Ministère des Antiquités égyptien, le projet ScanPyramids, visant à scanner, durant une année, les grandes pyramides d’Égypte (Kheops, Khephren, la pyramide rhomboïdale et la pyramide rouge). À la suite des résultats obtenus, le ministère égyptien a autorisé la prolongation des mesures pendant un an.