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Événements cosmiques

6 août 2012. Ce soir, sous un ciel plutôt gris, me voilà dans la nacelle d’une montgolfière, au-dessus de la petite ville de Bad Saarow-Pieskow, à environ 50 km au sud-est de Berlin. C’est un baptême de l’air pour moi et pour mes compagnons, parmi lesquels Bill Breisky, un écrivain américain, ancien éditeur de la revue Cap Cod Times. Il est également le petit-fils de Victor Hess, dont le vol en ballon à gaz, il y a tout juste 100 ans, avait jeté une lumière nouvelle sur la matière dans l’Univers. Le 7 août 1912, Hess avait atterri près de Pieskow (personne ne sait exactement où).Toutefois, les ressemblances avec notre petite expédition s’arrêtent là. Hess avait volé durant six heures, porté par un ballon d’hydrogène à plus de 5 000 m. Pendant le vol, il effectua des mesures qui montrèrent que le niveau naturel de rayonnement augmente avec l’altitude, ce qui le mena à conclure qu’« un rayonnement d’une puissance de pénétration très forte entre dans notre atmosphère depuis le ciel ». Cent ans plus tard, nous célébrons cette date comme celle de la découverte des rayons cosmiques.

Même si ce n’est pas le nom que Hess avait donné à sa découverte, il est tout à fait approprié. Nous savons maintenant que les rayons cosmiques sont des particules énergétiques venant de l’espace intersidéral. Quand elles entrent dans l’atmosphère terrestre, elles génèrent des gerbes d’autres particules, qui arrivent jusqu’au sol et pénètrent même sous terre. À chaque seconde environ, pendant que vous lisez ces lignes, un muon issu d’un rayon cosmique (un cousin plus lourd de l’électron) vous traverse, le plus souvent depuis le ciel.

Les études sur les rayons cosmiques ont permis d’accéder à un monde de particules au-delà des limites de l’atome : d’abord le positon (l’antiélectron), ensuite le muon, puis le pion, le kaon et d’autres encore. Jusqu’à l’avènement des accélérateurs de particules de hautes énergies au début des années 1950, ce rayonnement naturel constituait le seul moyen d’étudier ce « zoo » de particules en pleine expansion. Quand le CERN a été fondé, en 1954, les rayons cosmique figuraient dans la liste, inscrite dans la Convention de l’Organisation, des domaines d’intérêt scientifiques. Mais même si les accélérateurs sont devenus le meilleur terrain de chasse pour les nouvelles particules, les rayons cosmiques ont gardé leurs secrets. Les énergies records du LHC sont encore minimes en comparaison des rayonnements cosmiques les plus énergétiques, où un seul proton qui pénètre dans l’atmosphère peut concentrer l’énergie d’une balle de tennis servie par l’un des meilleurs joueur du monde.

Depuis la découverte de Hess, les physiciens ont compris ce que sont les rayons cosmiques (des particules énergétiques), mais ils n’ont pas encore répondu à la question de savoir comment et où ils se forment. Comment fait la nature pour les accélérer à de telles énergies? Où sont les accélérateurs naturels? Cela reste un mystère qui continue de susciter des recherches aventureuses, dans des lieux aussi divers que les profondeurs de la glace du pôle Sud ou le haut plateau central de la Namibie.

Cela nous ramène à la manière dont Bill et moi nous sommes retrouvés ensemble dans une montgolfière. Michael Walter avait organisé, avec d’autres collaborateurs du laboratoire allemand DESY (qui est très impliqué dans l’expérience IceCube au pôle Sud et l’installation HESS en Namibie), une conférence à Bad Saarow pour célébrer le centenaire de la découverte des rayons cosmiques. L’événement a réuni des historiens ainsi que des personnalités des recherches actuelles sur le rayonnement cosmique. Bill était l’un des intervenants invités. Le 7 août, lui et son frère ont dévoilé une plaque commémorative sur un bloc erratique à Peiskow (roche transportée sur une grande distance par un glacier durant la dernière glaciation et laissée sur place lors de la fonte du glacier). C’était un hommage approprié pour Victor Hess, qui était arrivé près de cet endroit après avoir fait un long voyage pour étudier un phénomène naturel mystérieux et nous ouvrir une voie qui mènerait, entre autres choses, au CERN et au LHC.

Christine Sutton.

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