Une nouvelle étude dévoile un rayon cosmique d’ultra-haute énergie échappé de l’Univers extrême

Une récente publication dans Science annonce la découverte faite par un télescope très spécial construit dans un désert de l’Utah d’un rayon cosmique tombé sur Terre le 27 mai 2021.

La Terre est constamment bombardée par un rayonnement venant du cosmos, mais ce rayon-ci est doté d’une énergie encore jamais observée, d’autant que cette énergie macroscopique est portée par un probable proton, c’est-à-dire qu’elle est concentrée dans un volume infinitésimal. Une telle densité d’énergie ne se trouve nulle part ailleurs sur Terre.

C’est probablement une infime poussière témoignant d’un événement cataclysmique né dans les profondeurs du ciel il y a très longtemps et sa provenance pose un problème d’interprétation pour les physiciens.

Les rayons cosmiques

En 1911, Victor Hess découvrit un rayonnement provenant du cosmos. Pour ce faire, il n’hésita pas à monter dans un ballon jusqu’à l’altitude de cinq kilomètres afin de s’affranchir du rayonnement terrestre provenant de la radioactivité émise par notre planète. Il utilisa un « électroscope », un instrument capable de mesurer le flux de particules ionisantes qui le traversent. Ainsi, il observa que le flux augmentait avec l’altitude et donc avait pour origine l’espace. Hess reçut le prix Nobel en 1936.

La surface terrestre reçoit en permanence environ cent particules chargées par mètre carré. Ces particules sont des « muons », des particules élémentaires similaires aux électrons mais de masse plus élevée.

Mais ces particules ne sont pas en elles-mêmes les rayons cosmiques qui proviennent des profondeurs du cosmos : ce sont des particules « secondaires », créées par les interactions initiées dans l’atmosphère par des protons ou autres noyaux lourds qui eux viennent de beaucoup plus loin. À l’arrivée sur Terre, il ne reste plus que des muons et des neutrinos, parce que les autres particules produites ont…