Cette méthode unique rapproche la science de la découverte de l’un des plus grands mystères de la physique : quelle est l’origine des particules spatiales qui bombardent l’atmosphère de notre planète.
“En particulier pour les particules les plus énergétiques, nous ne savons toujours pas quelles pourraient être les sources des processus les plus extrêmes de l’univers qui permettent leur création”, a expliqué Jakub Vícha de l’Institut de physique de l’Académie des sciences de la République tchèque. .
La composition de ces particules n’est estimée qu’indirectement, sur la base de mesures de particules secondaires créées en cascade après la collision d’une particule cosmique primaire avec un noyau dans l’atmosphère. Certaines de ces particules secondaires, par exemple les muons, tombent jusqu’à la surface de la Terre. Il existe jusqu’à présent un écart considérable entre les observations et les prévisions des modèles concernant le nombre de muons incidents.
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“Notre interprétation des mesures a indiqué que des averses de particules à ultra haute énergie pénètrent probablement beaucoup plus profondément dans l’atmosphère que nous le pensions. Dans le même temps, il s’avère que la composition des rayons cosmiques, qui est le plus souvent déterminée par la pénétration susmentionnée des pulvérisations, peut être nettement plus lourde qu’on ne le pensait généralement et contenir ainsi des noyaux plus lourds”, a décrit Vícha.
Premièrement, la résistance de la communauté professionnelle
La méthode de Vích a considérablement affiné la description des données, par exemple celles provenant de mesures effectuées à l’Observatoire Pierre Auger, qui est un observatoire de rayons cosmiques.
Dans le même temps, selon les représentants de l’Académie des sciences, cette méthode a clairement démontré pour la première fois l’incapacité des modèles précédents à décrire de manière fiable les données mesurées. En conséquence, les physiciens des astroparticules vont probablement réévaluer les résultats de travaux publiés précédemment sur la composition des rayons cosmiques à ultra haute énergie.
Cependant, dans la communauté scientifique, la nouvelle procédure a d’abord suscité méfiance et résistance. La méthode du scientifique tchèque a été vérifiée par des centaines d’astrophysiciens de l’Observatoire Pierre Auger – au final sur un total de 2 239 gerbes de particules détectées simultanément par des détecteurs de fluorescence et de surface avec des énergies comprises entre 3 et 10 EeV (exa électron-volts).
Six ans après la première présentation, les résultats ont enfin été publiés par une revue professionnelle Examen physique D.
« Il y a eu des périodes où j’ai ressenti une grande privation et où ma méthode n’était pas acceptée, mais j’étais incapable de comprendre ce que je faisais de mal. J’étais convaincu que tout était comme il se doit et personne n’a trouvé de défaut dans ma procédure”, a déclaré Vicha.
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Il a continué à promouvoir la méthode avec le soutien de collègues nationaux reconnus. “Ils m’ont dit : plus le résultat est révolutionnaire, plus il va provoquer de résistances, cela prend du temps”, a ajouté le physicien.
Lors de l’interprétation des données sur les rayons cosmiques à ultra haute énergie, les chercheurs s’appuient sur les prédictions de modèles d’interaction dits hadroniques, qui ne décrivent cependant pas les propriétés mesurées des gerbes de manière suffisamment fiable (un hadron est un composite de particules subatomiques en forte interaction).
Les modèles donnés ont été créés sur la base des découvertes de collisionneurs de hadrons, tels que le LHC de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) près de Genève, en Suisse, mais les particules cosmiques les plus énergétiques dépassent même les valeurs de 100 EeV, ce qui est considérablement dépasse les capacités des accélérateurs terrestres.
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Ainsi, les propriétés des interactions hadroniques doivent être extrapolées dans des modèles à des énergies supérieures de plusieurs ordres de grandeur, ce qui introduit une incertitude systématique significative dans les interprétations des mesures des rayons cosmiques. Il s’avère maintenant que les modèles doivent être affinés d’une manière beaucoup plus complexe que la simple génération de plus de muons, ce qui est en soi assez problématique.
Par conséquent, des particules plus lourdes, comme les noyaux de fer, apparaissent dans les rayons cosmiques de très haute énergie, ce qui a une influence fondamentale sur la recherche de leurs sources aux énergies les plus élevées. Plus les particules sont chargées, plus elles se courbent dans le champ magnétique de notre Voie Lactée, et donc leur direction d’arrivée est plus éloignée de la direction de leur source dans le ciel.
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“La nature est tout simplement bien plus compliquée que nous le souhaiterions, ce qui rend difficile de découvrir enfin d’où viennent ces particules. Cependant, nous réduisons progressivement l’espace des possibilités et nous espérons qu’un jour nous verrons la révélation de comment et où se déroulent ces processus les plus extrêmes dans l’univers”, a déclaré Vícha.
Messagers des processus spatiaux les plus extrêmes Les rayons cosmiques de haute énergie sont un flux de particules chargées provenant de l’espace. Certains d’entre eux viennent du Soleil, d’autres de notre Galaxie, et les plus rares, “messagers des processus les plus extrêmes de l’univers”, comme les appelle le physicien des astroparticules Vícha, proviennent même d’autres galaxies, de l’énergie et de quel type de particule il s’agit. En réalité, les scientifiques tentent de dériver des signaux provoqués par les particules secondaires des gerbes respectives, dans des détecteurs situés à la surface de la Terre. Le meilleur détecteur de courant au monde est l’Observatoire Pierre Auger.
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2024-05-14 15:18:15
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