Les noyaux cosmiques racontent leurs énergies ✎ express
Très haut au-dessus de la calotte glaciaire de l'Antarctique, un ballon muni d'un détecteur est resté suspendu pendant vingt jours. Il captait de minuscules particules qui, depuis des millions d'années, voyagent jusqu'à nous après de lointaines explosions stellaires. Aujourd'hui, les scientifiques ont analysé sa moisson et nous disent combien d'énergie portaient les protons et les noyaux des différents éléments.
Il s'avère que toutes les particules ne se ressemblent pas. Les protons (noyaux d'hydrogène) perdent leur énergie plus vite que les noyaux d'hélium — leur spectre est plus raide. En revanche, pour les noyaux de carbone, au-delà de l'énergie de 10 TeV (c'est comme l'énergie d'un moustique en vol, mais concentrée dans une seule particule subatomique), la pente change : le spectre devient plus plat. Ce comportement ne suit pas une simple loi de puissance et suggère des sources différentes ou des trajets différents pour les particules dans la Galaxie.
Le détecteur a également mesuré la masse moyenne des particules. Avec l'énergie, elle évolue de manière complexe : elle augmente d'abord, puis diminue, puis augmente encore. Cette courbe « en bosse » indique que la composition des rayons cosmiques change avec l'énergie, et que différents éléments proviennent de différents endroits. Peut-être que les noyaux lourds naissent plus près de nous, tandis que les protons légers viennent de plus loin, dans des accélérateurs plus puissants.
Le ballon au-dessus de l'Antarctique est devenu une fenêtre sur les recoins lointains de la Galaxie. Nous comprenons désormais mieux de quoi sont faits les rayons cosmiques et comment ils voyagent.
L'expérience ATIC-2 a volé à bord d'un ballon au-dessus de l'Antarctique en 2002-2003 et est restée en l'air environ 20 jours, collectant des rayons cosmiques.
Dans le roman « Solaris » de Stanislas Lem, l'océan de la planète étudie les humains en leur renvoyant leurs propres souvenirs — de la même manière, les rayons cosmiques nous apportent des informations sur de lointaines explosions, que nous apprenons à déchiffrer.