La tomographie par muons cosmiques ou muographie est une technique d’imagerie structurelle et fonctionnelle innovante, basée sur l’absorption ou la déviation de particules produites naturellement dans l’atmosphère et qui parviennent jusqu’au niveau du sol avec un flux (nombre de particules par seconde, par mètre carré dans chaque direction) connu et simulé par des méthodes Monte-Carlo. En moyenne on capte un muon par cm 2 et par minute au niveau de la mer, ce qui représente environ 15% des rayonnements ionisants que l’on intègre régulièrement à la surface terrestre.

A l’instar de l’imagerie par rayons X, la muographie repose sur une absorption ou une déviation de particules lors de leur traversée de la matière, du fait des interactions avec les atomes constitutifs de celle-ci. Ces deux phénomènes dépendent de la densité du matériau traversé et aussi de sa composition chimique. On effectue donc précisément une densitométrie de contraste.

Les particules utilisées dans la muographie sont des muons, « sortes d’électrons » lourds et instables, qui sont majoritairement présents au niveau du sol dans le rayonnement cosmique. Ils appartiennent à la catégorie des leptons et leur interaction avec la matière leur confère un pouvoir de pénétration important. Les muons les plus énergétiques peuvent traverser jusqu’à plusieurs kilomètres de roche standard avant d’être absorbés.

L’IP2I a développé des détecteurs et organisé des campagnes de mesure muographie au sein des projets Diaphane et Tomuvol et a participé à la création d’une startup Muon Sight pour valoriser ce savoir-faire.

Le projet DIAPHANE a été un des pionniers de la muographie en France, et a fait appel à des compétences diverses de physique des particules au service de la géologie dans un premier temps, avant d’élargir son champ d’action. Cette page présente le projet en lui-même, suivi des choix technologiques et les détecteurs qui ont été conçus et fabriqués, puis les méthodes d’analyse des données permettant de reconstruire les images, et finit par l’exemple de l’instrumentation du Volcan de la Soufrière en Guadeloupe.

Ce projet a donné naissance à une startup Muon Sight soutenue par Pulsalys. Muon Sight  propose des services d’imagerie et de monitoring structurel 3D et fonctionnel 4D (dimension temps supplémentaire) de chantiers, infrastructures et bâtiments, ainsi que des outils de contrôles non destructifs pour le suivi en ligne de procédés.

Plus de détails sur cette ANR sur ce lien.