RAYONNEMENT COSMIQUERayons cosmiques
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La découverte des rayons cosmiques
En 1912, le physicien autrichien Victor Franz Hess (1883-1964) vole à bord de ballons ouverts atteignant 5 kilomètres d'altitude ; il a la surprise de constater que, au-delà de 1 kilomètre d'altitude, les fines feuilles de son électroscope enregistrent une charge électrique qui augmente régulièrement à mesure que le ballon s'élève. Il conclut à l'existence d'un rayonnement ionisant d'origine cosmique. Ses expériences sont reprises en 1913 par Werner Kolhörster, qui étend les mesures jusqu'à 9 300 mètres d'altitude. Mais il faudra attendre les années 1927 à 1936, avec l'invention du compteur de Geiger-Müller, pour établir la nature du rayonnement ionisant en étudiant les variations de son flux en fonction de la latitude terrestre et de la direction d'arrivée : il s'agit pour l'essentiel de particules chargées et non de photons. En 1938, les Français Pierre Auger et Roland Maze découvrent les « grandes gerbes » atmosphériques, ce qui leur permet d'affirmer l'existence de rayons cosmiques primaires d'au moins 1015 électronvolts. Enfin, en 1948, aux États-Unis, Helmut L. Bradt et Bernard Peters, utilisant des émulsions photographiques « nucléaires » envoyées à haute altitude par des ballons stratosphériques, identifient des noyaux d'hydrogène (protons) et des noyaux d'éléments plus lourds ayant des énergies de 1 milliard d'électronvolts environ.
Les composantes plus rares des rayons cosmiques seront mises en évidence après 1963. Les neutrinos cosmiques, par exemple, n'ont été pour la première fois observés que le 23 février 1987 : une bouffée de neutrinos provenant de l'explosion de la supernova SN 1987A, dans le Grand Nuage de Magellan (une galaxie située à 179 000 années-lumière de nous) a traversé la Terre avant d'être enregistrée par des détecteurs situés au Japon et aux États-Unis ; le flux atteignit quelques milliards de particules par centimètre carré et par seconde et se maintint pendant quelques secondes (le flux permanent de neutrinos d'origine solaire est six fois plus élevé [...]
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Écrit par :
- Lydie KOCH-MIRAMOND : docteur ès sciences, ingénieur physicien à l'Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers du Commissariat à l'énergie atomique
- Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
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Pour citer l’article
Lydie KOCH-MIRAMOND, Bernard PIRE, « RAYONNEMENT COSMIQUE - Rayons cosmiques », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 22 janvier 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/rayonnement-cosmique-rayons-cosmiques/