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Rayons cosmiques à très haute énergie : à quel point sont-ils incroyablement énergétiques
Les rayons cosmiques, ou particules célestes, sont des particules ou des groupes de particules de haute énergie qui voyagent dans l'espace à une vitesse proche de celle de la lumière. Ils existent principalement sous la forme de protons ou de noyaux atomiques. Leurs sources incluent le Soleil, des régions au-delà de notre propre Voie Lactée et des galaxies lointaines. Lorsque ces rayons cosmiques rencontrent l'atmosphère terrestre, une série de particules secondaires sont produites. Certaines atteignent la surface, mais la plupart sont réfléchies dans l'espace par la magnétosphère terrestre.
La découverte des rayons cosmiques remonte à 1912. Victor Hess a découvert ce phénomène lors d'une expérience avec un ballon et a remporté le prix Nobel de physique en 1936.
Ces dernières années, les progrès technologiques, notamment depuis le lancement des premiers satellites artificiels à la fin des années 1950, ont rendu possible la mesure directe des rayons cosmiques. Lorsque des particules de haute énergie provenant de l'univers frappent l'atmosphère terrestre, elles déclenchent une série de réactions et produisent un grand nombre de particules secondaires, notamment des microns et des mésons. L’exploration de ces particules revêt une grande importance pour les développements actuels de l’astrophysique.
La source d'énergie des rayons cosmiques
L'énergie des rayons cosmiques a suscité une large attention au sein de la communauté scientifique, notamment en raison de leur impact sur la microélectronique et de leurs dommages potentiels au milieu vivant. En particulier, l'énergie de ces rayons cosmiques à ultra haute énergie peut atteindre 3 × 10^20 eV, ce qui est cohérent avec l'énergie nominale des particules accélérées par le Grand collisionneur de hadrons (14 TeV, ou 1,4 × 10^13 eV ), soit près de 21 millions de fois plus élevé.
Les rayons cosmiques de très haute énergie les plus énergétiques connus, tels que les événements appelés particules OMG, ont une énergie équivalente à l'énergie cinétique d'une balle de baseball se déplaçant à 90 kilomètres par heure (56 mph).
Ces rayons cosmiques proviennent de diverses sources, et les scientifiques pensent que les explosions de supernova pourraient être une source importante de rayons cosmiques. De plus, les particules à haute énergie provenant des noyaux galactiques actifs sont également des sources potentielles de rayons cosmiques.
La composition des rayons cosmiques
Parmi les principaux rayons cosmiques, environ 99 % sont des noyaux dont la couche électronique a été retirée, et environ 1 % sont des électrons indépendants. Parmi ceux-ci, environ 90 % sont des protons, 9 % sont des noyaux d’hélium (également appelés particules alpha) et les 1 % restants sont des noyaux d’éléments plus lourds, appelés ions HZE. Ce rapport varie avec la gamme d'énergie des rayons cosmiques, une très petite proportion étant constituée de particules d'antimatière stables telles que des positrons ou des antiprotons.
L'histoire et le processus de découverte des rayons cosmiques
Après la découverte de la radioactivité par Henri Becquerel en 1896, on croyait généralement que l'ionisation dans l'atmosphère provenait uniquement du rayonnement radioactif des éléments terrestres. Cependant, en 1909, les expériences de Theodore Wolfe utilisant des ballons à haute altitude ont montré que l'intensité du rayonnement augmente en réalité avec l'altitude, une découverte qui a finalement conduit à une étude approfondie des rayons cosmiques.
En 1912, l'expérience avec le ballon de Hess a confirmé que le rayonnement de haute énergie ne provient pas uniquement du soleil, mais de l'espace. Cette découverte a changé notre compréhension des rayons cosmiques.
Types de rayons cosmiques
Les rayons cosmiques peuvent être divisés en deux types principaux : les rayons cosmiques galactiques (particules de haute énergie provenant de la Voie lactée) et les rayons cosmiques extragalactiques (émanant de l'extérieur de la Voie lactée). Des deux types, les particules de haute énergie provoquées par le soleil sont également considérées comme une source importante, mais la plupart des références aux rayons cosmiques font référence à des flux provenant de l'extérieur du système solaire.
Avec le développement de la science et de la technologie, nos recherches sur les rayons cosmiques se poursuivent. En particulier dans l'exploration des rayons cosmiques à ultra haute énergie, diverses expériences devraient révéler davantage de mystères sur l'univers.
Dans ce processus d'exploration de l'inconnu, les questions sur la source et l'énergie des rayons cosmiques attisent encore notre curiosité, ce qui soulève une question qui mérite réflexion : pourrons-nous révéler les secrets les plus profonds des rayons cosmiques à l'avenir ? /p>
