Cienciaes.com : Origine exotique des positons cosmiques. Nous avons parlé avec Rubén López Coto

La Terre, notre demeure cosmique, est une minuscule goutte de matière immergée dans un immense océan vide dans lequel se déplacent étoiles, planètes et autres corps encore plus petits, formant cet immense tourbillon que nous appelons la Voie Lactée. Ce conglomérat en apparence énorme reste également petit quand, en augmentant notre échelle de vision, on observe l’Univers au loin et les galaxies sont réduites à de petits points de matière naviguant au milieu de nulle part. Il n’est pas étrange que, de notre point de vue limité, depuis cette minuscule demeure perdue parmi l’accumulation de matière qui compose notre galaxie, nous ayons une vision déformée ou incomplète de ce qui nous entoure.

Nous savons que nous ne pouvons voir qu’une très petite partie de la matière existante. Que la majorité est de la matière invisible, de la matière noire. Nous savons que nous ne pouvons détecter qu’une partie de l’énergie qui entoure tout, nous appelons le reste énergie sombre. Et, poursuivant le jeu de mots, une grande partie de la connaissance de l’Univers reste également dans l’obscurité, en attendant que certains membres de cette espèce, la nôtre, avides de connaître, en découvrent les secrets.

Aujourd’hui, nous discutons avec l’une de ces personnes, un chercheur qui, avec bien d’autres, a étudié un de ces phénomènes que, bien que détectés il y a longtemps, nous ne comprenons toujours pas. Il s’appelle Rubén López Coto, actuellement chercheur à l’Instituto Nazionale di Physics Nucleare de Padoue, en Italie, même si les recherches qu’il nous explique aujourd’hui ont été réalisées lors de son séjour en Allemagne, à l’Institut Max Planck, à Heidelberg.

Rubén López Coto fait partie d’un grand groupe international de chercheurs qui a récemment publié dans la revue Science les résultats d’une étude qui tente d’expliquer l’origine du flux excessif de petites particules d’antimatière, appelées positons, qui atteignent la Terre depuis le profondeurs du cosmos.

Les rayons cosmiques sont des particules de haute énergie qui atteignent la Terre depuis des sources galactiques lointaines. Ils sont majoritairement constitués de protons ou de noyaux atomiques, mais ils comprennent également, dans une moindre mesure, des électrons et des positons. La quantité de positrons qui atteint notre planète intrigue les scientifiques depuis plus de 10 ans. Il a été détecté par l’observatoire spatial PAMÉLAlancé en 2006, à partir duquel il a été observé qu’il arrivait plus de positrons que ne le prédisent les théories, en particulier dans ceux à énergie plus élevée.

Depuis, différentes hypothèses ont été proposées pour justifier ce résultat. L’un d’eux propose que la source se trouve dans certains pulsars, des étoiles à neutrons qui tournent à des vitesses folles et dont les champs magnétiques sont si puissants qu’ils peuvent créer des paires électron-positon à partir de l’énergie électromagnétique. D’autres options pointent vers la matière noire ou des processus inconnus de production secondaire de rayons cosmiques.

Dans l’étude publiée dans Science, dirigée par AU Abeysekara, chercheur au Département d’astronomie de l’Université de l’Utah, avec une centaine d’autres chercheurs, dont notre invité, Rubén López Coto, la première des hypothèses est analysée. L’équipe n’a pas étudié directement les positrons mais plutôt les rayons gamma produits lorsqu’ils s’annihilent lorsqu’ils rencontrent un électron. Lorsque ces rayons gamma atteignent la Terre, ils entrent en collision avec l’atmosphère et libèrent une cascade de particules qui peuvent être détectées à l’observatoire Cherenkov des eaux à haute altitude (FAUCON).

FAUCON Il est situé sur l’un des versants du volcan Sierra Negra, près de Puebla, au Mexique, à 4 100 mètres d’altitude et est composé de 300 réservoirs d’eau de 7,3 m de diamètre et 4 m de haut. Cuando el agua de estos tanques es atravesada por una partícula cargada, procedente de una cascada de rayos cósmicos, se produce un destello de luz (luz de Cherenkov) que permite a los investigadores detectar y calcular la dirección aproximada del cielo en el que se encuentra la source.
Utiliser l’observatoire FAUCONdes chercheurs ont étudié l’émission de rayons gamma de deux pulsars appelés Geminga et RPS B0656+14). Les observations ont montré qu’il est peu probable que les positrons en excès atteignant la Terre proviennent de ces pulsars et suggèrent que leur origine pourrait être plus exotique.

Je vous invite à écouter Rubén López Coto, chercheur à l’Instituto Nazionale di Physics Nucleare de Padoue, en Italie.

Les références:
Abeysekara et coll. Les sources étendues de rayons gamma autour des pulsars limitent l’origine du flux de positons sur Terre. Science, 7 novembre 2017, Vol 358 Numéro 636.