Astrophysique Ces par­ti­cules cos­miques ex­tra­ga­lac­tiques

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Le rayon­ne­ment cos­mique à très haute éner­gie vient d’au-de­là de notre Galaxie. Une col­la­bo­ra­tion in­ter­na­tio­nale l’a dé­mon­tré tout ré­cem­ment, après dix ans de me­sures avec l’im­mense ob­ser­va­toire Pierre-Au­ger, ins­tal­lé en Ar­gen­tine.

Les scien­ti­fiques en étaient per­sua­dés. Mais c’est la pre­mière fois qu’ils par­viennent à le dé­mon­trer : contrai­re­ment aux rayons cos­miques de basse éner­gie qui ar­rivent du So­leil et de notre Galaxie, les par­ti­cules à haute éner­gie qui ar­rosent la Terre sont d’ori­gine ex­tra­ga­lac­tique. La col­la­bo­ra­tion in­ter­na­tio­nale Pier­reAu­ger, qui re­groupe plus de 400 cher­cheurs de dix­huit pays, a an­non­cé, le 22 sep­tembre dans Science (1), le ré­sul­tat des ob­ser­va­tions de l’ob­ser­va­toire épo­nyme, ins­tal­lé sur les contre­forts de la cor­dillère des Andes ar­gen­tine. Pas moins de 30 000 évé­ne­ments – au­tant de rayons cos­miques qui sont par­ve­nus aux portes de l’at­mo­sphère – ont été étu­diés : leur ori­gine pointe bien au-de­là de la Voie lac­tée. « On pense qu’ils pour­raient pro­ve­nir de ga­laxies si­tuées jus­qu’à une dis­tance de 100 mil­lions d’an­nées-lu­mière , ex­plique Oli­vier De­li­gny, de l’Ins­ti­tut de phy­sique nu­cléaire d’Or­say, le prin­ci­pal au­teur des tra­vaux pu­bliés dans Science. Mais on ne peut pas ex­pli­quer com­ment ces par­ti­cules ont pu être ac­cé­lé­rées à ce point. » Les mys­té­rieux ac­cé­lé­ra­teurs de par­ti­cules du cos­mos sont en ef­fet un mil­lion de fois plus puis­sants que les ma­chines construites par les hu­mains, comme le grand col­li­sion­neur de ha­drons de Ge­nève (LHC). Reste à sa­voir où ils se cachent. « Le rayon­ne­ment cos­mique est un flux de par­ti­cules char­gées, rap­pelle An­toine Le­tes­sierSel­von, du la­bo­ra­toire de phy­sique nu­cléaire et de hautes éner­gies de Pa­ris, co­au­teur de l’étude. Ce sont pour beau­coup des pro­tons, mais il y a aus­si toutes sortes de noyaux d’atomes, lé­gers ou lourds. » Leur éner­gie peut at­teindre, voire dé­pas­ser, 1020 élec­tron-volts – soit 100 exa­élec­trons-volts (EeV ) –, l’équi­valent de l’éner­gie ci­né­tique d’une bille d’en­fant pro­je­tée à près de 300 km/h mais concen­trée dans des par­ti­cules dont la masse est au moins 100 mil­liards de mil­liards de fois plus pe­tite ! En 1938, le Fran­çais Pierre Au­ger avait dé­crit le point d’orgue ter­restre de ces par­ti­cules, ou­vrant la porte à leur me­sure : lors de col­li­sions avec les mo­lé­cules de l’at­mo­sphère, elles dis­pa­raissent au cours d’une sé­rie de pro­ces­sus nu­cléaires qui fa­çonnent une vé­ri­table cas­cade d’autres par­ti­cules. L’in­ten­si­té de cette gerbe culmine à une al­ti­tude qui dé­pend de l’éner­gie ini­tiale de la par­ti­cule. C’est pour ce­la que les as­tro­phy­si­ciens ont choi­si un

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