Au plus profond de la Terre, dans l'épaisseur du granit, des détecteurs capturent de rares visiteurs venus du cosmos — des muons. Ces particules naissent en haute atmosphère lorsque les rayons cosmiques percutent les noyaux des atomes de l'air. Pour atteindre le laboratoire souterrain, elles comptent sur leur vitesse prodigieuse, proche de la vitesse de la lumière. Mais le trajet n'est pas de tout repos : en chemin, le muon perd de l'énergie et peut se désintégrer avant d'atteindre le détecteur. Et voici le plus surprenant : les chances de survie du muon dépendent de la température de l'air au-dessus.

Autrefois, on expliquait cela simplement : quand l'air se réchauffe, il se dilate, sa densité diminue, et les muons naissent un peu plus haut, là où il leur est plus facile de prendre de la vitesse. Mais dans l'expérience Daya Bay, en Chine, on a observé une non-linéarité — le graphique ne suivait pas une ligne droite, mais présentait une cassure. Les auteurs de la nouvelle étude ont compris que les anciens calculs ne regardaient que la « cuisine » où se préparent les muons, oubliant le « chemin » à travers toute l'atmosphère. Ils ont pris en compte le fait que la température varie avec l'altitude et ont dérivé des équations plus générales, où chaque couche d'air apporte sa contribution.

Pour vérifier leur idée, les scientifiques ont utilisé le programme MCEq, qui simule la naissance et le vol des particules dans l'atmosphère, et y ont introduit les données réelles de température provenant de radiosondes. Le résultat a correspondu aux attentes : la dépendance est devenue linéaire, comme le prédisait la théorie. Ce n'est pas qu'un simple exercice mathématique — de nombreux observatoires de neutrinos, dont IceCube au pôle Sud, utilisent des corrections similaires pour séparer le signal des perturbations atmosphériques. Le nouveau schéma de calcul promet d'être plus précis et, par conséquent, d'aider à entendre le murmure plus ténu des lointaines supernovae ou des trous noirs.