Une équipe du LPSC Grenoble collecte et met à disposition de la communauté l’ensemble des points de mesures du rayonnement cosmique. Ces données sont utilisées par les équipes modélisant le transport des noyaux et électrons dans la Galaxie, pour la recherche de matière noire dans les données d’anti-protons et positrons, ou pour décrire la modulation Solaire (reliée au cycle Solaire). Une mise à jour majeure de cette base de données (CRDB v4.0) vient d’être publiée dans la revue « Universe ».

Depuis sa découverte en 1912, le rayonnement cosmique (RC) est mesuré par de nombreux instruments au sol, sur ballons, satellites, et sur la station spatiale internationale. Malgré un siècle de progrès, l’origine des sources du RC et le détail du transport de ces particules chargées dans et hors de la Galaxie restent mal connus. La compréhension des phénomènes liés au RC repose sur l’interprétation du spectre en énergie de différentes espèces (ions hydrogène jusqu’à Uranium, anti-noyaux, électrons et positrons) sur une large gamme (de 106 à 1021 eV), ce qui nécessite la collecte de données issues de nombreuses expériences.

La base de données CRDB (Cosmic-Ray DataBase, https://lpsc.in2p3.fr/crdb) est le fruit d’une collaboration entre un physicien et un informaticien de l’IN2P3 au Laboratoire de Physique Subatomique de Grenoble (LPSC/CNRS/Université Grenoble Alpes/Grenoble). Cette base repose sur une suite de logiciels libres (Linux, Apache, MySQL, PHP) où les utilisateurs accèdent aux données via une interface web. L’un des intérêts majeurs de CRDB est que les données sont présentées de manière contextualisée : description du détecteur, informations sur la prise de données, liens vers les publications. Une interface dédiée permet de visualiser et d’extraire diverses combinaisons des données, via plusieurs critères de sélection et possibles transformations (voir figure 1) ; une interface REST (Representational state transfer) permet cette extraction sans passer par le site.

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Fig 1 : Sélection de l’ensemble des données nucléaires déjà publiées par l’expérience AMS-02, converties en unité d’énergie cinétique par nucléon (Ek/n) et multipliées par Ek/n2.8 pour mettre en avant le comportement en loi de puissance à haute énergie.

Pour cette nouvelle version de CRDB, nous avons ajouté (i) les limites supérieurs sur les anti-noyaux (anti-deutéron, anti-hélium, etc., utilisés pour les recherches de matière noire), (ii) les données des noyaux super-lourds Z>30 (abondances 10^6 fois plus faibles que celles du Fe), et les données d’ultra-haute énergie (flux jusqu’à 10^34 fois plus faible que ceux de basse énergie!). De nombreuses améliorations ont été aussi apportées sur les interfaces, les critères d’extraction et sur la soumission de nouvelles données par les expérimentateurs. La figure 2 illustre une amélioration reliée à la reconstruction du facteur de modulation solaire, à partir de données issues des moniteurs à neutrons. Ce facteur de modulation permet d’inférer le flux de RC galactique (modifié par le cycle solaire de 11 ans) à n’importe quelle data entre 1950 et aujourd’hui, à une résolution temporelle maximale de 10 minutes ; ceci est par exemple utile pour modéliser l’impact du rayonnement cosmique galac- tique sur des missions scientifiques embarquées sur satellites.

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Fig. 2 : Reconstruction du paramètre de modulation solaire entre 2011 et aujourd’hui. Les différentes couleurs correspondent à l’utilisation de différents moniteurs à neutron.
 


Pour finir avec quelques chiffres, CRDB agrège 44 638 points de données, issues de près de 400 publications, couvrant plus de 100 expériences. CRDB, c’est aussi plus d’un quart de millions de requêtes (depuis sa mise en service en 2013) venues principalement d’Allemagne, États-unis, France, Italie, Chine, Suisse, Japon, Russie, Afrique du Sud et bien d’autres pays.

Pour en savoir plus :
CRDB: https://lpsc.in2p3.fr/crdb
Maurin, Melot et Taillet, A&A 569, 32 (2014)
Maurin, Dembinski, Gonzalez, Maris et Melot, Universe 6, 102 (2020)

Contacts :
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