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.