AUGER mesure la section efficace proton-air à 57 TeV.

La collaboration Pierre Auger, à laquelle participe une équipe du LPSC, scrute les propriétés des collisions de protons avec la matière à des énergies jamais atteintes sur accélérateur.
 pic Auger Xsection
Les physiciens de l'Observatoire Pierre Auger ont publié le 10 août dernier une mesure de la section efficace proton-air à 57 TeV dans le centre-de-masse par nucléon. A titre de comparaison, l'accélérateur de particules le plus puissant au monde, le Large Hadron Collider (LHC) du CERN, doit prochainement atteindre 14 TeV dans le centre-de-masse. La Nature nous procure donc la possibilité de sonder les collisions de matière à une énergie hors d'atteinte des accélérateurs actuels.
La méthode employée est typique d'un détecteur de rayons cosmiques d'ultra-haute énergie et basée sur la distribution des maximas de développement des gerbes atmosphériques Xmax, c'est-à-dire la position pour laquelle une gerbe dépose le maximum d'énergie par unité de masse d'atmosphère traversée. La longueur d'interaction dans l'air, directement et simplement reliée à la section efficace de production, est alors extraite de la forme de la distribution des Xmax.

Pour comparaison avec les mesures faites sur accélérateurs de particules, la collaboration Pierre Auger a également estimé la section efficace inélastique proton-proton. Après un travail développé sur les systématiques associées à la mesure et à la méthode employée, la valeur obtenue permet déjà de contraindre les modèles d'interactions hadroniques aux énergies au-delà du LHC. Pour des raisons d'incertitudes statistique et systématique, cette première valeur à 57 TeV correspond à la partie "basse énergie" de la gamme de mesure de l'Observatoire Pierre Auger. L'accumulation d'événements et la compréhension des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie pourraient donc nous amener à sonder la matière à des énergies encore plus extrêmes dans les prochaines années. 
 
P. Abreu et al. [The Pierre Auger Collaboration], Measurement of the proton-air cross section at \sqrt{s} = 57 TeV with the Pierre Auger Observatory, Phys. Rev. Lett. 109 (2012) 062002.