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Nature et origine du Rayonnement Cosmique de Hautes Energies

par Francois Legrand - 13 novembre 2012

Nature et origine du Rayonnement Cosmique de Hautes Energies

Quelle est l’origine du rayonnement cosmique de très haute énergie ? Quelle est sa composition ? Comment se propage-t-il ? Issus de phénomènes violents, les rayons cosmiques et les rayons gamma de très haute énergie offrent une fenêtre d’exploration de l’Univers à des énergies qui ne pourront jamais être étudiées par les accélérateurs de particules. De grands observatoires sont réalisés pour répondre au défi que représente le flux très faible de ces messagers. Aujourd’hui l’observatoire Auger en Argentine et le réseau de télescopes HESS installe en Namibie délivrent des données qui permettent de repousser les frontières en énergie et en sensibilité.

Les activités de l’équipe couvrent deux axes de recherche complémentaires dans l’étude des rayonnements cosmiques et la compréhension des énergies extrêmes produites dans l’Univers.

Aux énergies atteignant plusieurs centaines de TeV, les champs électromagnétiques galactiques dévient les particules et l’identification et l’étude des sources émettrices de ces rayonnements cosmiques est difficile à entreprendre. Leur étude indirecte par l’intermédiaire des rayonnements électromagnétiques qu’ils émettent est la façon la plus efficace de contourner ce problème et de remonter à leur origine. Ce domaine de recherche est intitulé l’astronomie gamma de très haute énergie. Il concerne les photons d’une centaine de GeV à plusieurs dizaines de TeV correspondant à des particules chargées émettrices de plusieurs centaines de TeV. L’expérience HESS et le futur observatoire CTA se placent dans cette gamme d’énergie.

Dans la partie extrême du spectre en énergie (au-dessus de 1 EeV) pour des questions de flux et d’ouverture, les télescopes gamma laissent la place au réseau de particules et aux télescopes à fluorescence. Ces détecteurs observent les grandes gerbes atmosphériques soit par le développement longitudinal de leur composante électromagnétique (fluorescence) soit par les particules de la cascade atteignant le sol (réseau de surface). L’observatoire Auger conçu sur ces deux systèmes est à la pointe de l’étude de ce domaine de physique.

En 2012, la partie de l’équipe travaillant sur le projet AUGER est composée de quatre personnels permanents dont 2 directeurs de recherches du CNRS, 1 Professeur émérite et 1 maître de Conférences de l’Université Pierre et Marie Curie. A ceux-ci sont associés 1 post-doctorant et 5 étudiants en thèse. La partie de l’équipe travaillant sur HESS comprend 1 directeur et 1 chargé de recherches CNRS, 2 Professeurs et 1 maître de Conférences de l’Université Pierre et Marie Curie, 1 post-doctorant et 5 étudiants en thèse. Au total 21 chercheurs et doctorants travail dans cette thématique au LPNHE.

Depuis 2007, 10 thèses de doctorat ont été soutenues par des étudiants de l’équipe et 10 autres thèses sont en cours. L’équipe accueille aussi une dizaine de stagiaires par an.

Collaborations : HESSAuger - CTA

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