Rayons cosmiques dans les bulles : pourquoi les noyaux lourds augmentent inopinément avec l'énergie ✛ ✎ ✦

Le ballon ATIC s'est élevé au-dessus de l'Antarctique et a capté des particules plus anciennes que la Terre elle-même. Parmi elles, des noyaux atomiques du soufre au chrome, et plus leur énergie est élevée, plus leur proportion par rapport au fer augmente. Le modèle standard de la « boîte percée » prédisait l'inverse : les noyaux lourds devraient se dissoudre comme du sel dans l'eau. Mais les données montaient obstinément.

Les auteurs sont revenus à une idée oubliée de 1977 : la galaxie n'est pas une « boîte percée », mais une pièce fermée avec des bulles. À l'intérieur de chaque bulle, des sources, comme des lampes dans des bulles de savon. Le Soleil se trouve dans l'une d'elles, et nous voyons non seulement la lumière de notre propre lampe, mais aussi les reflets des autres, filtrés à travers les parois. Le modèle avec une fraction de flux volumique de 20 % a reproduit la montée : d'abord le rapport diminue, comme prévu, puis il augmente — c'est la lumière des autres bulles qui entre en jeu.

Le modèle prédit un durcissement universel des spectres des noyaux primaires à 200–300 GeV/nucléon — ce qui concorde avec les observations. Mais il y a un prix : les sources doivent être molles, avec un indice spectral de 2.55 pour les protons et de 2.45 pour l'oxygène. C'est comme si les lampes dans les bulles étaient faibles, mais nombreuses.

L'estimation du coefficient de diffusion dans la bulle locale est de 2 à 3 ordres de grandeur inférieure à la valeur communément admise — les particules semblent s'enliser dans un sirop plutôt que de sortir librement. Peut-être que les parois de la bulle les réfléchissent, comme des miroirs.

Pour l'instant, c'est de la connaissance pure : aucune application pratique en vue. Mais le modèle offre un nouvel outil pour interpréter les futures données d'AMS-02 et de CALET. S'il est correct, nous vivons littéralement dans un « chaudron » où se cuisinent les rayons cosmiques.