La muographie utilise des particules très pénétrantes (les muons) créées dans l'atmosphère par le rayonnement cosmique et qui n'interagissent que faiblement avec la matière. Le « temps de pose » étant très long, il est difficile de multiplier les points de vues, comme en imagerie médicale.

En 2019, les chercheurs de l'Irfu, en collaboration avec l'Université de Florence (Italie), avaient réalisé la tomographie muonique d'un objet très contrasté et d'une longueur de 15 cm. La reconstruction de l'objet à l'aide de 3 images bidimensionnelles n'avait duré que quelques minutes sur un ordinateur de bureau. Mais avec les mêmes moyens, la restitution d'une pyramide égyptienne avec une résolution de 50 cm aurait nécessité… 47 ans.

Il fallait donc optimiser le calcul, le temps d'accès aux données et la convergence de l'algorithme. Résultat de ces travaux : une durée de calcul réduite d'un facteur 15 000 !

Cette méthode a d'abord été validée sur les données simulées d'un cube de 50 m de côté contenant une cavité cubique de 15 m de côté. Au total, la reconstruction à partir de 9 images 2D chacune découpée en 10 000 mesures indépendantes – utilisant une matrice de près de 90 milliards d'éléments – a nécessité 150 000 itérations et 10 heures de calcul et a révélé les deux cubes avec des contours bien discernables.

Un deuxième test a été réalisé à partir de données simulées dans les conditions expérimentales des campagnes réalisées à la pyramide de Kheops (Égypte). Le volume à imager est, dans ce cas, un gigantesque parallélépipède de 230 m de côté et 140 m de haut. Chaque muographie est découpée en 40 000 mesures indépendantes et la matrice de calcul compte alors 26 000 milliards d'éléments ! La reconstruction a cette fois duré deux jours. Elle révèle bien la forme d'un vide découvert récemment.

Enfin, l'algorithme a été testé sur les données réelles de la pyramide. Il ne nécessite plus d'hypothèse sur la géométrie de l'objet et produit directement la forme de celui-ci. Plus besoin de comparer données et simulation ! Un résultat qui sera publié sous peu.

D'autres grandes structures – notamment un réacteur nucléaire – sont actuellement sondées par les télescopes à muons de l'Irfu, qui pourraient donc à terme conduire à la production de leur image tridimensionnelle.