Découverte d’une ceinture d’antiprotons autour de la Terre

Les physiciens soupçonnaient son existence depuis longtemps. Ils l’ont enfin détectée.

La Terre est constamment bombardée de particules de haute énergie appelées rayons cosmiques (ou astroparticules). Elles sont générées par le Soleil et d’autres sources plus lointaines (la source des rayons cosmiques les plus énergétiques reste un mystère).

Ces particules sont généralement des protons, électrons et noyaux d’hélium qui, lorsqu’ils entrent en collision avec la haute atmosphère terrestre peuvent produire des gerbes de particules secondaires. Ces gerbes peuvent être si importantes qu’on peut les observer depuis le sol.

Les astronomes se doutaient depuis longtemps que ces collisions devaient produire des antiprotons, de la même manière que dans un accélérateur de particules. Cela soulève une question : qu’arrive-t-il aux antiprotons après qu’ils aient été créés ?

Beaucoup de ces antiparticules s’annihilent lorsqu’elles rencontrent les particules de matière ordinaire. Mais certains astronomes ont toujours soupçonné que les antiprotons restants puissent être capturés par le champ magnétique de la Terre, formant une ceinture d’antiprotons.

Les astrophysiciens affirment avoir enfin découvert cette légendaire ceinture d’antiprotons.

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Une écume de bulles magnétiques aux confins du système solaire

Les sondes Voyager sont actuellement à plus de 14 milliards de Km de la Terre. Elles sont encore opérationnelles et les dernières informations qu’elles ont transmises sont très surprenantes : l’endroit où elles se trouvent semble rempli de bulles magnétiques qui, selon les modèles informatiques, s’étendent sur environ 161 millions de kilomètres. A la vitesse où vont les sondes il leur faudrait des semaines pour en traverser une.

Voyager 1 est entré dans cette zone vers 2007 et Voyager 2 a suivi environ un an plus tard. Au début les chercheurs ne comprenaient pas ce que les sondes détectaient. Mais maintenant ils ont une idée de ce dont il peut s’agir :
« Le champ magnétique du Soleil s’étend jusqu’aux confins du système solaire » explique Merav Opher, astronome à l’Université de Boston. « Parce que le Soleil tourne, son champ magnétique se torsade et se plisse, un peu comme une jupe de ballerine. Loin, très loin du Soleil, là où se trouvent les sondes Voyager, les plis se retroussent »

Lorsqu’un champ magnétique se plie fortement comme ceci, des choses intéressantes peuvent se produire. Les lignes de force magnétique se croisent et se « reconnectent » (la reconnexion magnétique est le même processus énergétique qui provoquent les éruptions solaires). Les nombreux plis se réorganisent, parfois de manière explosive, pour former une mousse de bulles magnétiques.

« Nous ne nous attendions pas à trouver une telle écume aux confins de notre système solaire mais elle est là ! » explique Jim Drake, physicien à l’Université du Maryland.

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Spectromètre magnétique alpha 2 : pour lever le voile sur les mystères de l’Univers (antimatière et matière noire)

L’Alpha Magnetic Spectrometer 2 (spectromètre magnétique alpha) ou AMS-02 est un détecteur de particules utilisant une technologie de pointe. Il sera installé sur la Station Spatiale Internationale par la mission STS-134 qui décollera à bord de la navette Endeavour.

AMS-02 est le fruit d’une coopération internationale composé de 60 instituts provenant de 16 pays (Etats-Unis, Italie, Taiwan, Allemagne, Suisse, Espagne, France, Russie, Chine, Corée du Sud, Danemark, Finlande, Pays-Bas, Portugal, Mexique et Roumanie) organisée sous le contrôle du Department of Energy.

Antimatière

Des données expérimentales indiquent que notre galaxie est constituée de matière. Cependant, il y a plus de 100 000 millions de galaxies dans l’Univers et la théorie du Big Bang sur l’origine de l’Univers requiert une quantité égale de matière et d’antimatière. S’il y a ou non une quantité significative d’antimatière est l’une des questions fondamentales sur l’origine et la nature de l’Univers.

Matière noire

La matière visible de l’Univers représente moins de 5% de sa masse totale d’après de nombreuses observations. Les 95% restants sont la matière noire (estimée à 20%) et l’énergie noire (75%) dont la nature reste inconnue.

La matière noire serait peut-être composée de neutralinos. Si les neutralinos existent, ils devraient entrer en collision les uns avec les autres et dégager un excès de particules chargées qui pourront être détectées par l’AMS-02. Tout pic de positrons, anti-protons ou de flux gamma pourrait signaler la présence de neutralinos ou d’autres particules composant la matière noire.
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Des étoiles pourraient abriter des trous de ver en leur centre

Les trous de ver sont les objets les plus étranges qui surviennent de la relativité générale. Bien qu’aucune preuve expérimentale n’appuie leur existence, des scientifiques prédisent qu’ils serviraient de raccourcis entre un point de l’espace-temps et un autre.

En général, les scientifiques imaginent des trous de ver qui connectent des régions d’espace vide mais une nouvelle étude suggère qu’ils pourraient exister entre des étoiles lointaines. Au lieu d’être des tunnels d’espace vide, ces trous de ver contiendraient un fluide parfait qui s’écoulerait en faisant des allers-retours entre 2 étoiles, leur donnant une signature détectable.

Vladimir Dzhunushaliev de l’Eurasian National University du Kazakhstan et ses collègues ont posté leur recherche sur arXiv.org

Ils ont commencé à enquêter sur l’idée de trous de ver entre les étoiles alors qu’ils étudiaient quels types d’objets astrophysiques pourraient servir d’entrées à de trous de ver. Selon des modèles précédents, certains de ces objets pourraient ressembler à des étoiles.

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Chambre de Wilson : observation de rayons cosmiques

L’étude des particules émises par les éléments radioactifs et des produits de réactions nucléaires a été rendue possible grâce à la chambre à brouillard de Wilson en 1912.

La chambre de Wilson ou chambre à brouillard peut être utilisée pour observer des particules de haute énergie (rayons cosmiques et rayonnements radioactifs). Les trainées blanches que vous voyez sont les traces laissées par des rayons cosmiques se déplaçant à travers la vapeur saturée d’alcool. Les rayons ionisent les atomes de vapeur à leur passage, laissant une trace de condensation.

Via Boing Boing

Pour en savoir plus vous pouvez lire ces documents de la Maison de la Science (Belgique) :
- La chambre de Wilson (pdf)
- Construire une chambre à brouillard