PhysRevLett.120.021101Les explosions d'étoiles comme les supernovae projettent dans l'espace interstellaire des noyaux à des vitesses relativistes appelés rayons cosmiques. Lorsque ces noyaux entrent en collision avec le gaz épars entre les étoiles, ils produisent une cascade de particules, appelées rayons cosmiques secondaires. Cette composante peut être utilisée pour tracer l'histoire des rayons cosmiques lors de leur propagation dans la galaxie. Les mesures des flux de lithium, béryllium et bore - trois espèces de rayons cosmiques secondaires - effectuées par le spectromètre magnétique alpha (AMS) à bord de la station spatiale internationale, permettent de caractériser avec une précision sans précédent cette composante. Un «durcissement» spectral des rayons cosmiques secondaires est notamment observé - un plus grand nombre de particules à des énergies élevées que ce que l'on pourrait attendre d'une loi de puissance standard. Un tel durcissement a déjà été observé par la collaboration AMS dans les rayons cosmiques primaires tels que l'hélium, le carbone et l'oxygène mais l'amplitude de ce durcissement est plus grande pour les rayons cosmiques secondaires que pour les rayons cosmiques primaires. Ces nouvelles observations suggèrent que de nouveaux mécanismes doivent être pris en compte pour décrire avec précision la propagation des rayons cosmiques à travers l'espace.

Actualités IN2P3 :

http://www.in2p3.fr/recherche/actualites/2018/breve_ams_rayonssecondaires.html

Pour en savoir plus :

https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.120.021101

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.021101

 

Cette année le Laboratoire fêtera la science les jeudi 12, vendredi 13 et samedi 14 octobre. Venez rencontrer les chercheurs, les enseignants-chercheurs, les ingenieurs et techniciens du LPSC afin de découvrir ou d'approfondir vos connaissances sur les activités de recherche du laboratoire. Des visites, des ateliers pour enfants et un parcours pour les familles
Programme détaillé des activités proposées par le LPSC ici!

2017 banniereFixes Isere

 

Les rayons cosmiques les plus énergétiques proviennent d’au-delà de notre galaxie

 

Voir le communiqué de presse du CNRS

 

Communiqué de la collaboration Pierre Auger :

Dans un article publié dans Science la Collaboration Pierre Auger présente les résultats de ses recherches montrant que les rayons cosmiques d’une énergie un million de fois supérieure à celle des protons accélérés dans le Grand Collisionneur de Hadron (LHC, au CERN) proviennent de bien au-delà de notre Galaxie.


Depuis que des rayons cosmiques avec des énergies de plusieurs Joules ont été observés dans les années 1960, la question de savoir si de telles particules sont produites au sein de la Voie lactée ou dans des objets extragalactiques éloignés fait débat. Ce mystère vieux de 50 ans a été résolu en étudiant des particules cosmiques d'énergie moyenne de 2 Joules détectées avec le plus grand observatoire de rayons cosmiques jamais construit, l'Observatoire Pierre Auger en Argentine. À ces énergies, on mesure un flux de rayons cosmiques en provenance d’un côté du ciel environ 6% plus élevé que du côté opposé, le maximum de flux pointant dans une direction située à 120 ° du centre Galactique.

Gerbe

Vue d’artiste d’une gerbe atmosphérique
au-dessus d’un détecteur de particules
de l’Observatoire Pierre Auger,
sur fond de ciel étoilé.


© A. Chantelauze, S. Staffi, L. Bret

Le commissioning de la ligne de transport basse énergie (LEBT) pour l’accélérateur du projet MYRRHA a été achevé avec succès au mois de mai dernier. Sa conception et sa réalisation sont le fruit d’une collaboration entre le centre de recherche Belge du SCK-CEN et le LPSC, où la ligne a été entièrement installée et exploitée pour des études de dynamique du faisceau. Ceci représente une première étape dans la construction de l’accélérateur du projet MYRRHA.

 

L’accélérateur de MYRRHA

Porté par le SCK-CEN, le projet MYRRHA a pour objectif de construire un réacteur hybride (ou ADS pour Accelerator Driven system) de recherche, à Mol en Belgique, afin notamment d’étudier la transmutation de certains déchets nucléaires. Il requiert un accélérateur linéaire (LINAC) de haute énergie (600 MeV) fournissant un faisceau de protons d’intensité élevée (4 mA). Cet accélérateur doit atteindre un niveau de fiabilité unique au monde: moins de 10 arrêts faisceau de durée supérieure à 3 secondes par cycle opératoire de 3 mois. Pour atteindre cet objectif, il est absolument nécessaire de s’assurer de la bonne qualité du faisceau en sortie d’injecteur afin de limiter les pertes dans la suite de l’accélérateur.

Ligne basse énergie et charge d’espace

La LEBT, premier maillon de l’injecteur, joue donc un rôle crucial car elle permet de transporter et de conditionner le faisceau depuis la source de proton vers la suite du LINAC. Un programme expérimental a été mené par le LPSC pour optimiser le transport du faisceau dans la LEBT en exploitant notamment le phénomène de compensation de la charge d’espace. A basse énergie cinétique (ici des protons à 30 keV) la dynamique du faisceau est dominée par des effets non-linéaires du champ de charge d’espace généré par le faisceau sur lui-même. Ce champ a un effet dé-focalisant et il peut engendrer des pertes faisceau, dans la LEBT mais aussi dans la suite du LINAC.

 

La ligne basse énergie de MYRRHA installée au LPSC

La ligne basse énergie de MYRRHA installée au LPSC © LPSC

 

Cependant, le faisceau interagit aussi avec le gaz résiduel présent dans la chambre à vide et ionise celui-ci. Les électrons créés sont piégés par le potentiel du faisceau de protons. Ainsi, la charge globale du faisceau est compensée et la charge d’espace partiellement neutralisée. Ce phénomène complexe, difficile à modéliser, a été mis en évidence lors des tests de la LEBT, quantifié en fonction de la pression et du type de gaz résiduel, et utilisé pour optimiser la transmission dans la LEBT de MYRRHA.