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Les rayons cosmiques sont des noyaux atomiques accélérés à des vitesses proches de celle de la lumière. Ils arrivent sur Terre de toutes les directions, et leur composition nous renseigne sur ce qui se passe dans les recoins lointains de la Galaxie. Le satellite NUCLEON a collecté ces particules pendant plusieurs années, et ses données révèlent maintenant une étrange régularité : plus un noyau est rare dans la nature, plus son spectre est rigide.

Le spectre est la relation entre le nombre de particules et leur énergie (ou leur rigidité — l'énergie divisée par la charge). En général, le nombre de particules diminue lorsque l'énergie augmente, et la pente de cette relation est la même pour tous les noyaux. Mais pour les noyaux impairs rares (comme le fluor ou le sodium), la pente s'est avérée différente : leur proportion parmi les particules de haute énergie est plus élevée que celle des noyaux pairs courants (oxygène, néon). Comme si les noyaux impairs étaient mieux accélérés.

Les auteurs de l'étude ont tenté d'expliquer cela par une ionisation incomplète. Lorsqu'une onde de choc provenant d'une explosion de supernova accélère la matière, les atomes peuvent ne pas perdre tous leurs électrons. Un noyau avec des électrons restants a une charge effective plus faible, et donc, à énergie égale, une rigidité plus grande. Ces noyaux « à moitié habillés » peuvent franchir les barrières magnétiques différemment des noyaux entièrement ionisés. Si les noyaux impairs rares conservent plus souvent leurs électrons aux premiers stades de l'accélération, leur spectre sera plus rigide.

Pour l'instant, ce n'est qu'une hypothèse, mais elle relie élégamment les données de NUCLEON à la physique des ondes de choc. Si elle se confirme, nous pourrons mieux comprendre comment les supernovae fabriquent les rayons cosmiques — et pourquoi la composition de ces rayons diffère de celle de la matière ordinaire.