LES RAYONS COSMIQUES

Ces rayons sont constitués de particules atomiques de base dont l’énergie dépasse le seuil de la très haute énergie. Pour comparaison, nos plus puissants accélérateurs ne produisent que des particules dont l’énergie est au moins 300 millions de fois inférieure à celle des rayons cosmiques.

Lorsqu’ils arrivent sur Terre, ces rayons éclatent en gerbe dans l’atmosphère en provoquant une très faible lueur perceptible par des yeux électroniques. Leur fréquence de chute est de l’ordre d’une particule par siècle et par kilomètre carré.

On a bien quelques idées pour expliquer ces rayons énergétiques ; on en a même trop ! C’est que le sujet n’est pas encore suffisamment cerné.

Parmi ces hypothèses, il y a celle de l’existence de « machines » capables d’accélérer ces particules. Si celles-ci existaient, elles seraient relativement proche de la Terre, donc détectables. Ce n’est pas le cas.

On a pensé que des événements très violents, comme des explosions d’étoiles, pouvaient générer ces particules. Le problème, c’est qu’en voyageant, car ces événements seraient lointains, ces rayons se « fatiguent ». Et si nous calculons, à partir de l’énergie finale, quelle devrait être l’énergie initiale, nous dépassons tout ce qui est imaginable.

Nous comprenons là que quelque chose nous échappe pour expliquer ces rayons à très haute énergie.

Une troisième hypothèse vient du Big Bang : dans les toutes premières fractions de la première seconde qui a suivi le Big Bang, des particules très massives et très énergétiques ont été créées. Ce qui nous bombarde aujourd’hui n’est-il pas quelque relique de cet événement vieux de 14 ou 15 milliards d’années ?

Les recherches sur le sujet ne sont pas récentes. Dès 1912, on monte en ballon à air chaud pour les traquer. Peu avant la Deuxième Guerre Mondiale, on escalade les montagnes, mais le nombre des phénomènes observés reste insuffisant. Alors, au début des années 90, on a imaginé un observatoire géant pour percer le mystère de ces rayons cosmiques. C’est l’observatoire Pierre Auger (nom déjà cité pour être l’auteur de la révélation de ces particules à énergie extrême).

Comme ces rayons sont très diffus (1/siècle/Km²), il faut une très grande surface de collecte. Ainsi, une aire de 3000 km² par hémisphère, soit la surface de deux départements français transformée en observatoire pour couvrir tout le ciel (Nord et Sud) a été mobilisée.

C’est d’abord dans la Pampa argentine que l’observatoire a été construit de 1999 à 2004. Pour piéger ces rayons, le dispositif est particulier : 1600 cuves de 12m³ chacune ont été installées. Dans ces cuves : une eau très pure et des détecteurs qui vont capter la luminescence provoquée par le passage du rayon. En complément, trois télescopes à fluorescence, dit « œil de mouche », observent lors des nuits sans Lune les gerbes atmosphériques.

Les données recueillies vont être analysées pour nous livrer des informations sur l’énergie transportée, la direction – c’est à dire la provenance des rayons -, la composition atomique, etc …

En terme de mobilisation humaine, c’est une équipe internationale de 250 chercheurs issus de 17 pays qui est à l’origine de ce programme de recherche sur ces objets mystérieux.

Ils sont tellement mystérieux, ces objets, que la plupart d’entre nous n’en a jamais entendu parler. Mais si, dans les mois ou les années à venir, les chercheurs de l’observatoire Pierre Auger réussissent à percer l’énigme de ces particules à très haute énergie, il y a toutes les chances pour que ces rayons cosmiques montent à la une de l’actualité et apportent un éclairage nouveau à notre conception de l’Univers.