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Kumiko Kotera : voir les choses en GRAND

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CréEn 2005, une fois son diplôme de l’ENSTA Paris en poche, Kumiko Kotera a décidé de se lancer dans la recherche en astrophysique. Quinze ans plus tard, elle est à la tête d’une ambitieuse coopération scientifique internationale, GRAND, lancée à la poursuite de fugaces messagers de l’univers, les neutrinos d’ultra haute énergie.

« Sans l’ENSTA Paris, je ne serais pas là » confie d’emblée la chercheuse depuis son bureau de l’Institut d’astrophysique de Paris. « J’ai toujours été attirée par la recherche, en particulier en astrophysique. Aussi lorsque s’est posée la question du choix d’une école, l’ENSTA Paris s’est rapidement imposée car, bien qu’étant une école d’ingénieurs généraliste, elle proposait un cursus très approfondi en physique, et notamment des cours d’astrophysique. »

Si Kumiko Kotera ne tarit pas d’éloges sur les cours dispensés par Jérôme Pérez, qui enseigne toujours à l’ENSTA Paris aujourd’hui, ce sont également les conseils avisés de l’enseignant-chercheur qui lui ont permis d’exprimer tout son potentiel par la suite. « En troisième année, il m’a encouragée à être auditrice libre du parcours d’approfondissement de physique de l’École polytechnique, afin d’être encore mieux armée en physique. Cela s’est avéré être un excellent conseil. » 

Autre personnalité de l’École pour laquelle Kumiko Kotera conserve beaucoup de gratitude, Joaquim Nassar, qui était alors directeur adjoint de la formation et de la recherche. « Il m’a beaucoup soutenue lorsqu’à un moment j’ai douté de ma capacité à poursuivre ma démarche de recherche. Il m’a encouragée à continuer, et cela m’a redonné espoir. » Joaquim Nassar est aujourd’hui chef du département "Stratégie, expertise et gestion des programmes de coopération Internationaux" au sein de la Délégation aux affaires européennes et Internationales du ministère de l’enseignement, de la recherche et de l’innovation.

« Au final, j’ai trouvé extraordinaire d’être autant soutenue dans mes projets, et que l’École m’ait dispensé un niveau d’enseignement tel qu’il m’a permis de faire de la recherche par la suite. »

De fait, après une thèse de doctorat de l’Université Pierre et Marie Curie sur les rayons cosmiques d’ultra haute énergie, un post-doctorat à l’Université de Chicago et un autre au Caltech, Kumiko Kotera décroche un poste de chercheur à l’Institut d’astrophysique de Paris en 2012.

Médaille de bronze du CNRS en 2016, elle est aujourd’hui une des responsables du projet Giant Radio Array for Neutrino Detection (GRAND) qui s'intéresse aux neutrinos d’ultra  haute énergie.

Les neutrinos d’ultra haute énergie sont des particules en provenance des lieux les plus violents de l’univers : quasars, blazars, trous noirs supermassifs, il faut convoquer les spécimens les plus exotiques du bestiaire astrophysique pour expliquer l’énergie de ces particules qui nous parviennent du fin fond de l’univers. « Si nous voulions donner à des particules l’énergie de celles que nous observons, il nous faudrait un accélérateur de particules de la taille de notre galaxie, 100 000 années-lumière de diamètre ! » précise Kumiko Kotera. 

Parmi toutes les particules de haute énergie, les neutrinos sont particulièrement intéressants car, comme leur nom l’indique, ce sont des particules non chargées électriquement et interagissant très peu avec la matière : ils nous arrivent en droite ligne de l’endroit où ils ont été produits, permettant de remonter directement à la source.

L’ambition de GRAND est de détecter un grand nombre de ces neutrinos d’ultra haute énergie afin d’en tirer des statistiques significatives. « Ces neutrinos hors du commun sont de précieux messagers pour sonder l’univers des très hautes énergies. Avec GRAND, c’est une toute nouvelle fenêtre que nous allons ouvrir sur l’univers ! » s’enthousiasme Kumiko Kotera.

Pour y parvenir, le projet est de constituer un gigantesque réseau d’antennes sur 200 000 km², la superficie de l’Angleterre, ce qui permettrait d’atteindre la résolution et la sensibilité voulues. « Pour le moment, nous travaillons sur un prototype de 300 antennes, dont les 100 premières pourraient être déployées d’ici la fin de l’année sur plusieurs sites candidats, comme le désert de Gobi ou les premiers contreforts du plateau tibétain. Nous avons besoin de sites dépourvus d’émissions radio, ce qui fait des zones désertiques des candidats de premier choix  » précise Kumiko Kotera.

Transformer les déserts en nouvelles fenêtres sur l’univers... La recherche d’avant-garde est parfois empreinte d’une étonnante poésie. Et elle restera toujours un beau défi d’ingénieur.


Crédit: Jean Mouette /IAP-CNRS-SU