vendredi 25 juin 2021

SCIENCES .ENERGIES.ENVIRONNEMENT/LE MONDE SELON LA PHYSIQUES/W26 / LES RAYONS COSMIQUES

 

La traduction du jour :’’ New research adds a wrinkle to our understanding of the origins of matter in the Milky Way’’

by University of Maryland Baltimore County

est encore  vouée à l ‘astronomie !  N’y a-t-il plus  que  ce champ de recherches  qui passionne PHYS ORG/SCIENCE X ?

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De nouvelles recherches ajoutent une ride à notre compréhension des origines de la matière dans la Voie lactée

par l'Université du Maryland Comté de Baltimore


 

Crédit : CC0 Domaine public

De nouvelles découvertes publiées cette semaine dans Physical Review Letters suggèrent que les rayons cosmiques du carbone, de l'oxygène et de l'hydrogène voyagent à travers la galaxie vers la Terre d'une manière similaire, mais, étonnamment, que le fer arrive sur Terre différemment. En savoir plus sur la façon dont les rayons cosmiques se déplacent à travers la galaxie aide à répondre à une question fondamentale et persistante en astrophysique : comment la matière est-elle générée et distribuée dans l'univers ?

 

 

« Alors, que signifie cette découverte ? » demande John Krizmanic, scientifique principal au Centre des sciences et technologies spatiales (CSST) de l'UMBC. "Ce sont des indicateurs de quelque chose d'intéressant qui se passe. ….Et ce que quelque chose d'intéressant est que nous allons devoir examiner"

 

Les rayons cosmiques sont des noyaux atomiques - des atomes dépouillés de leurs électrons - qui traversent constamment l'espace à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Ils pénètrent dans l'atmosphère terrestre à des énergies extrêmement élevées. Les informations sur ces rayons cosmiques peuvent donner aux scientifiques des indices sur leur origine dans la galaxie et sur le type d'événement qui les a générés.

 

Un instrument de la Station spatiale internationale (ISS) appelé le télescope calorimétrique électronique (CALET) collecte des données sur les rayons cosmiques depuis 2015. Les données incluent des détails tels que le nombre et les types d'atomes qui arrivent, et la quantité d'énergie qu'ils  recèlent en  arrivant avec. Les équipes américaines, italiennes et japonaises qui gèrent CALET, y compris Krizmanic de l'UMBC et le post doctorant Nick Cannady, ont collaboré à la nouvelle recherche.

 

Repassez en mouvement

Les rayons cosmiques arrivent sur Terre  venant d'ailleurs dans la galaxie associés à une vaste gamme d'énergies, allant de 1 milliard de volts à 100 milliards de milliards de volts. L'instrument CALET est l'un des rares dans l'espace à pouvoir fournir des détails précis sur les rayons cosmiques qu'il détecte. Un graphique appelé spectre de rayons cosmiques montre combien de rayons cosmiques arrivent au détecteur à chaque niveau d'énergie. Les spectres des rayons cosmiques du carbone, de l'oxygène et de l'hydrogène sont très similaires, mais la principale conclusion du nouvel article est que le spectre du fer est très différent.

 

Il existe plusieurs possibilités pour expliquer les différences entre le fer et les trois éléments plus légers. Les rayons cosmiques pourraient accélérer et voyager différemment à travers la galaxie, bien que les scientifiques croient généralement comprendre ce dernierpoint , dit Krizmanic.

 

"Il faut souligner que la façon dont les éléments nous parviennent depuis leurs sources est différente, mais il se peut que les sources soient également différentes", ajoute Michael Cherry, professeur de physique émérite à la Louisiana State University (LSU) et un co-auteur sur le nouveau papier. Les scientifiques pensent généralement que les rayons cosmiques proviennent d'étoiles en phase d’ explosion (supernovae), mais les étoiles à neutrons ou les étoiles très massives pourraient être d'autres sources potentielles.

Précision de niveau supérieur

 

Un instrument comme CALET est important pour répondre aux questions sur la façon dont les rayons cosmiques accélèrent et voyagent, et d'où ils viennent. Les instruments au sol ou les ballons volant haut dans l'atmosphère terrestre étaient la principale source de données sur les rayons cosmiques dans le passé. Mais au moment où les rayons cosmiques atteignent ces instruments, ils ont déjà interagi avec l'atmosphère terrestre et se sont décomposés en particules secondaires. Avec des instruments basés sur Terre, il est presque impossible d'identifier avec précision combien de rayons cosmiques primaires et quels éléments arrivent, ainsi que leurs énergies. Mais CALET, étant sur l'ISS au-dessus de l'atmosphère, peut mesurer les particules directement et distinguer les éléments individuels avec précision.

 

Le fer est un élément particulièrement utile à analyser, explique Cannady, postdoctorant à la CSST et ancien Ph.D. étudiant avec Cherry à LSU. Sur leur chemin vers la Terre, les rayons cosmiques peuvent se décomposer en particules secondaires, et il peut être difficile de faire la distinction entre les particules originales éjectées d'une source (comme une supernova) et les particules secondaires. Cela complique les déductions sur l'origine des particules.

 

"Au fur et à mesure que les choses interagissent sur leur chemin vers nous, vous obtiendrez essentiellement des conversions d'un élément à un autre", explique Cannady. "Le fer est unique, car étant l'une des choses les plus lourdes qui peuvent être synthétisées dans l'évolution stellaire régulière, nous sommes à peu près certains qu'il s'agit à peu près de tous les rayons cosmiques primaires. C'est le seul rayon cosmique primaire pur …..

 

"Faits  de poussière d'étoile"

La mesure des rayons cosmiques donne aux scientifiques une vue unique sur les processus à haute énergie qui se déroulent très, très loin. Les rayons cosmiques arrivant à CALET représentent "la matière dont nous sommes faits. Nous sommes faits de poussière d'étoile", dit Cherry. "Et les sources énergétiques, des choses comme les supernovas, éjectent ce matériau de leur intérieur, dans la galaxie, où c’ est distribué, et forme de nouvelles planètes, des systèmes solaires et... nous."

 

"L'étude des rayons cosmiques est l'étude de la façon dont l'univers génère et distribue la matière, et comment cela affecte l'évolution de la galaxie", ajoute Krizmanic. "Donc, c'est vraiment l'étude de l'astrophysique de ce moteur que nous appelons la Voie lactée qui projette tous ces éléments."

 

Un effort mondial

 

L'agence spatiale japonaise a lancé CALET et dirige aujourd'hui la mission en collaboration avec les équipes américaine et italienne. Aux États-Unis, l'équipe CALET comprend des chercheurs de LSU; Centre de vol spatial Goddard de la NASA ; UMBC ; Université du Maryland, College Park; Université de Denver ; et l'Université de Washington. Le nouvel article est le cinquième de cette collaboration internationale très réussie publiée dans PRL, l'une des revues de physique les plus prestigieuses.

 

CALET a été optimisé pour détecter les électrons des rayons cosmiques, car leur spectre peut contenir des informations sur leurs sources. C'est particulièrement vrai pour les sources qui sont relativement proches de la Terre en termes galactiques : à moins d'un trentième de la distance à travers la Voie lactée. Mais CALET détecte aussi très précisément les noyaux atomiques des rayons cosmiques. Maintenant, ces noyaux offrent des informations importantes sur les sources des rayons cosmiques et comment ils sont arrivés sur Terre.

 

"Nous ne nous attendions pas à ce que les noyaux - le carbone, l'oxygène, les protons, le fer - commencent vraiment à montrer certaines de ces différences détaillées qui indiquent clairement des choses que nous ne savons pas", a déclaré Cherry.

 

La dernière découverte crée plus de questions qu'elle n'apporte de réponses, soulignant qu'il reste encore beaucoup à apprendre sur la façon dont la matière est générée et se déplace dans la galaxie. « C'est une question fondamentale : comment faites-vous de la matière ? dit Krizmanic. Mais, ajoute-t-il, "C'est tout l'intérêt de la raison pour laquelle nous nous sommes lancés dans cette entreprise, pour essayer de mieux comprendre le fonctionnement de l'univers."

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Explore further

 

Most precise measurements of cosmic ray proton and helium spectra above TeV

More information: O. Adriani et al, Measurement of the Iron Spectrum in Cosmic Rays from 10 GeV/n to 2.0 TeV/n with the Calorimetric Electron Telescope on the International Space Station, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.241101

Journal information: Physical Review

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MON COMMENTAIRE

J’ai trouvé cet article interessant et il m’ a rappelé ce que l’une de mes équipes  de chercheurs  avait réalisé  au CEA/CEN SACLAY  dans les années 1970-1980    avec Paul Barberi  et Alain  Paillet  avec un microcalorimètre associé  à une mesure des poids en balance  Mc Baun .  Mais ce  n’est ce genre de dispositif qui permettrait  de  mesurer les masse  dez la paricule  car elle est trop légère  et il faut associer  mesure  thermique  et de spectrometrie  optique ou de masse plus sensible  ….   Ma question etait: vu toute la gamme d’éléments chimiques dispersés par une super nova  ou passent tous les autres éléments de Z divers   autres  que  O ,C  et  H ??? Le graphique du papier original m’a répondu ;voir graphique  ci- âpres ;


Le thème ‘’ Nous sommes de la poussière d’étoiles  a été développé par Hubert  Reeves

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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