Ce sont des particules. Noyaux atomiques ou électrons. Se déplacer à des vitesses qui font ressembler une Ferrari à un objet immobile. Ils parcourent la Voie Lactée, indifférents à notre présence, jusqu’à ce qu’ils atteignent notre atmosphère.
La plupart de ces rayons cosmiques proviennent de l’extérieur de notre système solaire. Une petite fraction provient du Soleil, mais les objets lourds – les primaires à haute énergie – voyagent à travers l’espace intergalactique avant d’arriver sur Terre.
Lorsque ces particules en mouvement rapide heurtent les noyaux de notre atmosphère, elles créent une pluie de particules secondaires. Cette collision est la seule raison pour laquelle nous les détectons au sol. Les particules de plus faible énergie sont déviées par le champ magnétique interplanétaire et le champ géomagnétique de la Terre. Ainsi, ceux que nous capturons près de la surface ont une énergie incroyable. Ils se déplacent à environ 87 % de la vitesse de la lumière ou plus vite.
Les observations spatiales nous indiquent d’où proviennent la plupart de ces rayons. Le disque du Galaxy est la principale source. Cependant, les plus énergétiques sont probablement extragalactiques. Ils viennent d’au-delà de notre galaxie natale.
Nous ne comprenons toujours pas complètement comment ces particules sont accélérées jusqu’à de tels extrêmes. La théorie principale pointe vers l’expansion des ondes de choc des supernovas. Une étoile explose. L’onde de choc s’étend. Les particules sont piégées dans les champs magnétiques et poussées à des vitesses de plus en plus élevées. C’est un accélérateur naturel de particules. Mais les détails restent obscurs.
Avant de construire des machines massives pour briser les atomes, les rayons cosmiques étaient notre seul outil pour étudier le noyau atomique. Du début des années 1930 aux années 1950, c’était la principale source de particules de haute énergie pour les physiciens.
Cette époque a donné naissance à la physique des particules.
Les scientifiques ont découvert des particules subatomiques à durée de vie courte grâce à ces collisions de rayons cosmiques. Ils ont découvert de nouveaux composants de matière que nous ne pouvions pas créer en laboratoire. Même les accélérateurs de particules les plus puissants d’aujourd’hui ne peuvent égaler l’énergie des rayons cosmiques les plus énergétiques. Nous sommes encore en train de rattraper les expériences de la nature.
L’histoire des rayons cosmiques est aussi l’histoire de Victor Francis Hess. Il a prouvé que ces rayons provenaient de l’espace et non de la Terre au début du 20e siècle. Son travail a ouvert une fenêtre sur l’univers des hautes énergies.
Nous pouvons construire des machines. Nous pouvons simuler des collisions. Mais l’énergie brute de ces visiteurs galactiques reste inégalée. Ils nous rappellent que l’univers fait encore le gros du travail. Nous regardons simplement. Et apprendre.
