Les rayons cosmiques sont des particules chargées qui nous parviennent d'explosions d'étoiles lointaines. Mais avant d'atteindre le détecteur, elles traversent la bulle du vent solaire. Le Soleil respire : tantôt il gonfle cette bulle, tantôt il la comprime. Les particules doivent se frayer un chemin à travers un champ magnétique changeant, comme un nageur qui lutte contre un courant tantôt plus fort, tantôt plus faible.
Les scientifiques ont utilisé les données du détecteur AMS-02 à bord de la Station spatiale internationale sur un cycle complet de 11 ans d'activité solaire. Ils ont vérifié dans quelle mesure différents modèles décrivent la distorsion du flux de particules par le Soleil. Le modèle simple — comme une carte des courants sans tenir compte des seuils — ne fonctionnait que pendant les années calmes et uniquement pour les noyaux chargés positivement. Pour les antiprotons, il s'est trompé à tout moment.
Les erreurs s'accumulent : au final, les scientifiques obtiennent une carte des rayons cosmiques décalée de 10 à 15 %. C'est comme mesurer la profondeur d'une rivière sans savoir que le niveau de l'eau varie selon les saisons. Pour voir le tableau réel, il faut des observations couvrant un cycle complet de 22 ans — alors on pourra distinguer la respiration du Soleil des sources lointaines.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2602.17759
We perform a comprehensive analysis of cosmic-ray propagation using the time-dependent AMS-02 flux measurements covering a full solar cycle, with particular emphasis on the role of solar modulation. We fit two representative Galactic propagation scenarios, convection- and re-acceleration-dominated models, in combination with three solar modulation prescriptions: the standard force-field approximation, an extended force-field model with a rigidity break, and the heliospheric propagation code $$\texttt{HelMod}$$. The inclusion of time-resolved antiproton data provides a unique probe of charge-sign-dependent modulation effects and low-energy systematics. We find that the force-field approximation can describe positively charged nuclei reasonably well outside the solar maximum in convection-dominated models, but fails during periods of high solar activity and for antiprotons at all times. In re-acceleration scenarios, strong degeneracies between solar modulation and low-energy propagation lead to unphysical results when simple modulation models are employed. Across all models, we identify systematic uncertainties of order 10-15% in the reconstructed local interstellar spectra and propagation parameters, driven by limitations in current solar modulation modelling. Compared to the percent level error of current measurements, these uncertainties significantly limit the precision of cosmic-ray studies. Future time-dependent measurements spanning a full 22-year solar cycle will be crucial to reduce these uncertainties.
Les antiprotons sont des invités rares : ils sont un million de fois moins nombreux que les protons ordinaires, mais ce sont eux qui sont sensibles à la direction du champ magnétique solaire.