Les rayons cosmiques

 

PAGES EN CONSTRUCTION

Nous sommes  constamment exposés à des rayonnements ionisants, qu’ils soient naturels ou artificiels, visibles ou invisibles.

La lumière du soleil est un rayonnement naturel visible, qui s’accompagne de rayonnements invisibles (ultraviolets et infrarouges).

INTRODUCTION

L'atmosphère terrestre est constamment bombardée par des particules provenant de l'espace : c'est ce que l'on appelle le rayonnement cosmique.

Lors de leur pénétration dans l'atmosphère, les particules cosmiques entrent en collision violente avec les molécules du gaz atmosphérique et produisent des "gerbes" de particules. Certaines de ces particules arrivent jusqu’au sol, et peuvent être détectées.

ORIGINE DES RAYONS COSMIQUES

DECOUVERTE DES RAYONS COSMIQUES

On dit que Charles de Coulomb avait déjà soupçonné l’existence d’un rayonnement chargé à la base de la lente décharge d’une sphère chargée. De manière plus concrète il faudra attendre le début du 20eme siècle pour que les rayons cosmiques soient mis en évidence.

1910 : Le père Wulf fait des études en montant à la tour Eiffel et démontre que les rayonnements ionisants observés ne sont pas dû qu’à la radioactivité naturelle, mais qu’une partie d’entre eux vient “d’en haut”

1912 : Victor Hess, en embarquant dans un ballon un appareil sensible aux rayons (voir photos ci contre) conclut en l’existence d’un rayonnement inconnu provenant non pas de la terre, mais de l’espace : les rayons cosmiques. Leur étude a conduit à la naissance de la « physique des particules ».

1925 : Robert Millikan pense que le rayonnement chargé mis en évidence par Hess est constitué de rayons gamma : de là nait l’expression “rayons cosmiques”.

1930 : Arthur Compton, en envoyant une soixantaine de chercheurs faire des campagnes de mesures à travers le monde, permet de prouver que les rayons cosmiques sont constitués de particules chargées, sensibles à des effets de latitude.

1938:  Pierre Auger s’installe au sommet des montagnes avec des détecteurs de particules.

Les rayons cosmiques, des particules extraterrestres qui sont :

  1. Bulletsoit électriquement chargées comme :

  2. les noyaux des atomes d’hydrogène (protons), d’hélium (alphas), de carbone, …

  3. les électrons et « muons » (très semblables aux électrons mais 200 fois plus massifs)

  4. Bulletsoit électriquement neutres comme :

  5. les neutrons (le frère neutre du proton)

  6. les photons (les « grains  » de lumière).

L’origine des rayons cosmiques n’est pas totalement bien connue.

Le soleil est clairement une source importante de rayons cosmiques mais ceux-ci ont une énergie assez faible (quelques dizaines de GeV). Le soleil est une sphère de gaz, principalement hydrogène. Vu la température de la surface du soleil (~ 5000 C ) l’hydrogène est ionisé : protons. Sous l’effet des champs magnétiques régnant à la surface du soleil, ces protons sont  accélérés, et donnent naissance au « vent solaire » et créent sur la Terre les aurores boréales.

A suivre...

Répartition des sources de rayonnements en France. Ci dessus : source CEA, ci-dessous : source IN2P3.

Corinne Bérat, septembre 2010

Parmi les rayonnements naturels, certains proviennent de l’espace et sont connus sous le nom de rayonnements (ou rayons) cosmiques. D’autres sont issus de la radioactivité ambiante (venant des roches ou du gaz radon).


Ces pages donnent des informations sur les rayons cosmiques, qui représentent de l’ordre de 11% des sources de rayonnements ionisants (ce pourcentage dépend en particulier de l’endroit où on se trouve).

Références utiles

Voici une liste de sites web riches en informations sur les rayonnements ionisants et/ou les rayons cosmiques.

Pour consulter la revue elementaire consacrée aux rayons cosmiques

Site pour comprendre la radioactivité, avec une partie consacrée à La radioactivité et les rayonnements nous entourent:  la radioactivite

Site  “Neutron Monitor Database”, partie sur les rayons cosmiques

Site dédié aux rayonnements cosmiques et leurs effets biologiques:  Sievert

à la NASA :

    un historique : NASA's Cosmic and Heliospheric Learning Center -- History

    SNR and Cosmic Ray Acceleration

au SLAC : High Energy Cosmic Rays

NATURE DES RAYONS COSMIQUES