FOCUS – Les rayons cosmiques les plus énergétiques qui bombardent la Terre sont d’origine extragalactique. Cette découverte publiée le 22 septembre 2017 dans la revue Science par un consortium scientifique international – dont font partie des chercheurs grenoblois du Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (LPSC) –, clôt plus de cinquante ans de débat.

La source des particules appelées rayons cosmiques de haute énergie qui percutent la Terre, n’est ni le soleil ni la Voie lactée. À la différence de ceux de basse énergie, les noyaux atomiques voyageant dans le vide de l’univers à une vitesse étonnamment élevée, proche de celle de la lumière, ont été propulsés depuis des galaxies situées à des dizaines, voire des centaines de millions d’années-lumière. Voilà qui tranche le débat sur leur origine, un débat ouvert depuis leur découverte il y a plus de cinquante ans.

Vue d’artiste d’une gerbe atmosphérique au-dessus d’un détecteur de particules de l’Observatoire Pierre Auger, sur fond de ciel étoilé. © A. Chantelauze, S. Staffi, L. Bret

Cette avancée, publiée dans la revue Science le 22 septembre 2017*, est le fruit d’une collaboration internationale dont font partie des chercheurs grenoblois du Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (LPSC). Mais également des scientifiques français de l’Institut de physique nucléaire d’Orsay (IPN Orsay) et du Laboratoire de physique nucléaire et des hautes énergies (LPNHE). Tous sont rattachés au Centre national de recherche scientifique (CNRS), principal organisme français de financement de l’Observatoire argentin Pierre Auger qui a permis cette découverte.

Un réseau de 1 600 piscines espacées d’1,5 kilomètre

Du noyau atomique de l’hydrogène (ou proton), pour le plus léger, à celui du fer, pour le plus lourd, l’énergie de ces particules lancées dans l’univers à près de 300 000 000 m/s – sans que l’on en connaisse encore les mécanismes propulseurs –, est supérieure à 2 joules. Pour vous faire une idée, cette énergie est si phénoménale qu’elle est un million de fois supérieure à celle des protons accélérés du Grand collisionneur de hadrons du Cern (LHC), le plus puissant accélérateur de particules jusqu’ici créé par l’homme.