Chaque seconde, des particules invisibles venues de l'espace — les rayons cosmiques — percutent l'atmosphère terrestre. En entrant en collision avec les molécules d'air, elles génèrent des cascades de particules secondaires, parmi lesquelles les muons sont particulièrement nombreux. Le muon est un cousin lourd de l'électron, qui ne vit que quelques microsecondes mais réussit à atteindre le sol. À l'observatoire GRAPES-3, dans le sud de l'Inde, se dresse un télescope géant de 560 mètres carrés qui compte ces muons 24 heures sur 24. En une journée, cela représente environ quatre milliards de particules — une statistique si précise que les variations horaires du flux sont visibles au niveau des centièmes de pour cent.

Il s'avère que les muons sont d'excellents thermomètres. Lorsque les couches supérieures de l'atmosphère (au-dessus de 20 kilomètres) se réchauffent, l'air se dilate et les muons doivent traverser une plus grande quantité de matière. Une partie d'entre eux se désintègre en chemin, et le flux au sol diminue. À l'inverse, une stratosphère froide se contracte, et davantage de muons parviennent jusqu'à nous. Sur 22 ans d'observations — de 2001 à 2022 — les scientifiques ont comparé le flux de muons avec les données de température de la base météorologique MERRA-2. Il en ressort qu'un réchauffement d'un degré de la haute atmosphère réduit le flux de muons de 0,22 pour cent.

Le deuxième facteur est le champ magnétique interplanétaire, généré par le vent solaire. Les satellites ACE et WIND, stationnés au point de Lagrange L1 entre la Terre et le Soleil, mesurent ce champ en continu. Il s'avère qu'une augmentation du champ d'un nanotesla (environ cent mille fois plus faible qu'un aimant de réfrigérateur) réduit le flux de muons de 0,57 pour cent. C'est comme si un immense bouclier invisible apparaissait et disparaissait devant la Terre, modifiant la quantité de particules qui nous parviennent.

L'utilité pratique est évidente : au lieu de satellites coûteux pour surveiller la stratosphère et la météo spatiale, on peut utiliser des télescopes à muons au sol. Ils fonctionnent en continu, ne craignent pas les nuages et fournissent des données toutes les quelques minutes. Ainsi, la physique des particules se transforme en service météo — mais une météo à 30 kilomètres d'altitude et à des millions de kilomètres de la Terre.