Le rayonnement cosmique (en cours de rédaction)

skobeltzyn

En 1923, Dmitry Skobeltzyn s’intéressa à la nature des rayonnements gamma dans son laboratoire de Leningrad. Les rayons gamma issu d’une source éjectent les électrons atomiques et Skobeltzyn espéra observer ces électrons dans sa chambre à brouillard à expansion (sur la photo ci contre, sa chambre à un plan de sensibilité horizontal comme nos chambres à diffusion). Il rencontra un problème car les rayonnements gamma éjectaient aussi les électrons des atomes contenu dans les parois de sa chambre, ce qui interférait avec ses mesures portant sur les électrons éjecté du gaz de la chambre.

Pour s’affranchir de ce problème, il plaça sa chambre entre les pôles d’un électroaimant produisant un champ magnétique ce qui dévia les électrons issu des parois.

Sur quelques photographies prises en 1927, Skobeltzyn constata parmi les électrons éjecté (delta ray) du gaz que plusieurs tracés étaient presque droit et étaient donc peu soumis à l’influence du champ magnétique (1500 gauss).

first picture of cosmic ray

Première capture du rayonnement cosmique sur film photographique. Parmi les delta ray spiralant sous l’effet du champ et provenant de l’interaction des rayonnements gamma, des tracés presque droit (indiqués par les flèches) traversent la chambre. A droite, le momentum de la particule (ici un électron) est de 7,3 MeV/c

Cela signifiait que les valeurs de momentum et d’énergie de ces particules étaient les plus élevées de toutes les sources électronique connues de l’époque. Skobeltzyn remarqua que ces particules « cosmiques » étaient jusqu’à plusieurs centaines de fois plus abondante dans un plan vertical que horizontal . Les particules qu’il avait observé étaient des électrons énergétique produits par des rayonnements gamma (ou dans une moindre contribution par la désintégration de muons).

Jusqu’à la fin des années 50, des chambres à brouillard à expansion fonctionnant sous un plan vertical ont donc été construites pour identifier les particules composant le rayonnement cosmique. Pour plus de détails, voir le chapitre consacré à l’historique.

Les particules chargées du rayonnement cosmique traversant une chambre à brouillard au niveau de la mer peuvent être soit des électrons/positons, des muons ou des protons. Les pions et kaons issus d’ interactions nucléaires peuvent cependant être produit, mais ils sont statistiquement beaucoup plus rare à observer que ces 3 particules.

Les photos dans les pages suivantes (rubrique du site à droite) montrent les interactions de particules secondaire cosmiques dans des chambres à expansion. Ces photos exceptionnelles proviennent de références historiques : Wilson, Rochester, Rossi, Blackett, Powell…

En attendant que cette page soit écrite un jour, ci dessous la vidéo de Guillaume Trapp au Visiatome (15/05/2014) sur le rayonnement cosmique.