IceCube, en collaboration avec Kaggle, plateforme web organisant des compétitions, l’Université technique de Munich (TUM), l’Institut de science des données de Munich (MDSI), le Centre de recherche collaborative SFB 1258, Excellence Cluster ORIGINS et PUNCH4NFDI, annonce le lancement du projet « IceCube – Neutrinos in Deep Ice ». Ce projet de sensibilisation invite tout le monde à présenter une solution d’apprentissage automatique qui s’attaque au problème de la reconstruction d’événements IceCube.
Les neutrinos sont des particules élémentaires, de masse pratiquement nulle et électriquement neutres, qui sont engendrées par des réactions nucléaires ou sous l’effet de la collision des rayons cosmiques dans l’atmosphère. Bien qu’elles fassent partie des particules les plus abondantes de notre univers, elles sont donc très difficiles à détecter.
Le détecteur IceCube
Postulée en 1930 par Wolfgang Pauli, l’existence de cette particule a été établie en 1956. L’étude des neutrinos pourrait permettre aux scientifiques de mieux appréhender le cosmos et fournir des informations pour sonder les sources astrophysiques les plus violentes : des événements tels que l’explosion d’étoiles, les sursauts gamma et les phénomènes cataclysmiques impliquant des trous noirs et des étoiles à neutrons.
Différents détecteurs de neutrinos ont été installés de par le monde, pour la plupart sous terre ou sous la mer.
IceCube, l’observatoire de neutrinos du pôle Sud, est un détecteur de particules englobant un kilomètre cube de glace antarctique situé près de la station Amundsen-Scott au pôle Sud. Un réseau de surface, IceTop, et un sous-détecteur interne plus dense, DeepCore, améliorent considérablement les capacités de l’observatoire, ce qui en fait une installation polyvalente.
Dans la glace, il compte 5 160 modules optiques numériques (DOM), chacun avec un tube photomultiplicateur de dix pouces et l’électronique associée. Les DOM sont attachés à des cordes verticales, gelés dans 86 forages, et disposés sur un kilomètre cube de 1 450 mètres à 2 450 mètres de profondeur. Les cordes sont déployées sur une grille hexagonale avec un espacement de 125 mètres et contiennent 60 DOM chacune. La séparation verticale des DOM est de 17 mètres.
La collaboration IceCube, responsable du programme scientifique, réunissant environ 300 physiciens de 58 institutions de 14 pays, aborde plusieurs grandes questions en physique, comme la nature de la matière noire et les propriétés du neutrino lui-même. IceCube observe également les rayons cosmiques qui interagissent avec l’atmosphère terrestre, qui ont révélé des structures fascinantes qui ne sont pas comprises actuellement.
Le concours de codes IceCube – Neutrinos in Deep Ice, reconstruire la direction des neutrinos de l’Univers au pôle Sud
Pour recueillir suffisamment d’informations pour sonder les sources astrophysiques les plus violentes, les scientifiques doivent estimer la direction des événements de neutrinos, ce qui leur permet de les retracer jusqu’à leurs sources. Or, ils ont une moyenne de 3 000 évènements à traiter chaque seconde : l’apprentissage automatique pourrait leur permettre d’analyser ces évènements plus rapidement, voire en temps réel.
Les solutions développées jusqu’à présent par les scientifiques se sont révélées soit rapides mais inexactes, soit plus précises mais au prix de coûts de calcul énorme.
Les participants seront mis au défi de concevoir une solution capable de traiter rapidement et avec précision un grand nombre d’événements afin d’identifier la direction d’où proviennent les neutrinos. Leurs solutions seront notées sur un ensemble de tests cachés d’un million d’événements et pourront être soumises jusqu’au 20 avril prochain.
Les participants dont les solutions seront retenues se partageront 50 000 $ :
- Premier prix : 18 000 $;
- Deuxième prix : 12 000 $;
- Troisième prix : 10 000 $;
- Prix « Solution la plus intéressante » : 5 000 $ (1 000 $ à chacune des 5 équipes);
- « Prix de partage anticipé » : 5 000 $.
Philipp Eller, membre d’IceCube et associé postdoctoral à l’Université technique de Munich en Allemagne, qui organise le concours, commente :
« J’espère avant tout que ce concours permettra aux participants d’en apprendre davantage sur le monde merveilleux des neutrinos, notre fantastique détecteur, et de réfléchir au problème de la reconstruction d’événements. Mon espoir sincère est que nous finirons avec des méthodes améliorées pour faire notre science. »
