Atlantico.fr : De nombreux scientifiques via diverses expériences essayent à l’heure actuelle de déterminer la provenance des rayonnements cosmiques. Tout d’abord que sont-ils ?
Jocelin Morisson : On parle de rayons cosmiques mais il s’agit plutôt d’un flux de particules qui proviennent du Soleil pour une part, et de l’intérieur ou même de l’extérieur de notre galaxie pour le reste. Ces particules sont des protons, des noyaux d’hélium, des électrons ou bien des particules neutres (neutrinos, neutrons, photons gamma), ou encore des particules d’antimatière. Certaines ont la particularité d’être hautement énergétique et un record vient d’être battu avec la détection de rayons gamma (photons) de 450 TeV par le détecteur sino-japonais Tibet ASgamma, contre une valeur de 75 TeV détectée jusqu’alors. Ces niveaux d’énergie sont plusieurs millions de fois supérieurs à ce que l’on est capable de créer sur Terre dans les accélérateurs de particules. Certaines de ces astroparticules peuvent traverser la matière et même modifier la molécule d’ADN. D’autres propriétés, comme celles du muon, permettent d’effectuer des recherches archéologiques pour radiographier par exemple l’intérieur d’une pyramide ou des structures antiques difficiles d’accès.
Alors que leur existence a été découverte en 1912, pourquoi leur provenance demeure toujours inconnue aujourd’hui ?
Ces particules interagissent avec l’atmosphère terrestre et se décomposent alors en sous-particules. Il est donc très difficile d’observer directement ce rayonnement. Il est également difficile de déterminer leur provenance car les particules chargées sont déviées par les champs électromagnétiques. Par exemple, certaines d’entre elles sont déviées par le « vent solaire », qui est un flux de plasma, et sont à l’origine des aurores boréales ou australes. Celles qui ne sont pas chargées comme les photons gamma ou les neutrinos peuvent être détectées par des appareils terrestres mais sur des surfaces relativement petites. C’est pourquoi une équipe de Berkeley voudrait utiliser le réseau terrestre des smartphones dont le senseur optique pourrait capter le passage de ces particules. Une application est en cours de développement à cet effet et on peut déjà être un bêta-testeur (https://crayfis.io/).
Enfin, pourquoi les physiciens s’efforcent tant de comprendre d’où ces rayonnements cosmiques proviennent ? Quel pourrait être l’impact de cette découverte scientifiquement parlant ?
Il s’agit des phénomènes les plus énergétiques connus en astrophysique, c’est pourquoi il est très important d’essayer d’en déterminer l’origine car cela nous informe sur des structures très lointaines, dans l’espace et dans le temps, et nous permet donc de confirmer ou infirmer certains modèles, ainsi que l’existence de certains types de structures ou objets. Par exemple, les rayons cosmiques de haute énergie pourraient être liés à la matière noire, qui est un grand mystère en cosmologie. Par la façon dont ils interagissent avec la matière noire, on pourrait obtenir des informations sur celle-ci. D’autres modèles indiquent que les sources de photons gamma pourraient être des trous noirs ou des étoiles à neutrons (pulsars) car les énergies y sont colossales. Il pourrait aussi s’agit de la trace d’explosion de supernovae, de l’effondrement d’étoiles super-massives, etc.
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