RAYONNEMENT COSMIQUERayons cosmiques

Propagation des rayons cosmiques dans la Galaxie

Rappelons deux ordres de grandeur ; le rayon de gyration r d'un proton d'énergie E dans le champ magnétique galactique de 3. 10^—10 tesla (composante normale à la vitesse) est :

où E est exprimé en gigaélectronvolts et r en mètres ; l'échelle de hauteur du gaz dans le disque galactique est de 5 .. 10¹⁸ mètres environ.

Jusqu'à 10⁶ gigaélectronvolts au moins, les rayons cosmiques sont donc fortement liés aux lignes de force du champ magnétique et leur distribution dans la Galaxie dépendra essentiellement de la configuration du champ magnétique galactique. On sait malheureusement peu de chose sur cette configuration à grande ou à petite échelle, sauf au voisinage du système solaire, où les lignes de champ sont relativement parallèles au plan galactique et où des fluctuations à grande échelle – 100 parsecs – ont été observées. Il existe aussi des régions limitées où le champ est complètement turbulent. La figure 5 schématise la distribution du champ magnétique galactique dans une section du disque.

Isotropie des rayons cosmiques

Si les rayons cosmiques pouvaient s'échapper librement de la Galaxie, leurs directions d'arrivée sur la voûte céleste seraient distribuées de façon très anisotrope, la plupart arrivant des régions centrales de la Galaxie. Ce n'est pas du tout ce que l'on observe : l'anisotropie est inférieure à 0,1 p. 100 entre 100 et 10⁶ gigaélectronvolts ! On ne distingue pas non plus une direction préférentielle liée au bras galactique spiral près duquel se trouve le Soleil.

Ces résultats amènent à conclure que les rayons cosmiques sont diffusés de façon efficace, soit par les irrégularités du champ magnétique galactique, soit encore par les ondes excitées par les rayons cosmiques eux-mêmes.

Au-dessus de 10¹⁶ électronvolts, l'anisotropie des rayons cosmiques augmente rapidement pour atteindre quelques pour-cent à 10¹⁸ électronvolts et de 40 à 60 p. 100 entre 10¹⁹ et 10²⁰ électronvolts. Au-dessus de 3. 10¹⁹ électronvolts, la direction d'arrivée de ces particules – dont on ignore [...]

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