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Chaque nouveau résultat d’AMS amène son lot de surprises. Voilà qui résume parfaitement la situation en ce qui concerne l’expérience AMS, un détecteur spatial assemblé au CERN, qui, depuis 2011, détecte des particules électriquement chargées en provenance de l’espace, appelées rayons cosmiques. Et, surprise, surprise, le dernier résultat de l’expérience, présenté dans un article publié dans la revue Physical Review Letters, ne fait pas exception à la règle. Il montre que les propriétés des noyaux de fer - les plus abondants parmi les rayons cosmiques primaires situés au-delà du silicium, et les plus lourds parmi les rayons cosmiques primaires mesurés jusqu’à présent par AMS - sont étonnamment différentes de celles des autres rayons cosmiques primaires lourds.
Traditionnellement, les rayons cosmiques sont classés en deux catégories, primaires et secondaires. Les rayons cosmiques primaires sont générés par des explosions de supernovas dans la Voie lactée et au-delà, alors que les rayons cosmiques secondaires sont produits par les interactions entre les rayons cosmiques primaires et le milieu interstellaire. Cependant, une étude d’AMS publiée l’an dernier a montré que, contrairement à ce qui était attendu, les rayons cosmiques primaires se subdivisent en au moins deux catégories distinctes, l’une formée de noyaux légers et l’autre de noyaux lourds. Or, la nouvelle étude d’AMS montre maintenant que les noyaux de fer, bien plus lourds que tous les autres noyaux mesurés par AMS jusqu’à présent, n’appartiennent pas à la même catégorie que les autres noyaux lourds, mais plutôt à celle des noyaux légers.
L’équipe d’AMS est arrivée à cette conclusion en étudiant les données recueillies par le détecteur sur le nombre, ou plus précisément le « flux » de noyaux de fer, et la manière dont ce flux varie en fonction de la rigidité (valeur liée à l’impulsion d’une particule chargée dans un champ magnétique). En analysant les données pour des rigidités allant de 2,65 GV à 3,0 TV, l’équipe d’AMS a découvert que lorsque la rigidité dépasse 80,5 GV, la relation fonctionnelle à la rigidité du flux des rayons cosmiques de fer est identique à celle des flux de certains rayons cosmiques primaires légers, à savoir hélium, carbone et oxygène, qui elle-même est différente de la relation fonctionnelle à la rigidité des flux des rayons cosmiques primaires lourds que constituent le néon, le magnésium et le silicium.
« Ces résultats sont troublants ; ils défient une nouvelle fois les modèles conventionnels de l’origine et de la propagation des rayons cosmiques dans le milieu interstellaire, a déclaré Samuel Ting, porte-parole de l’expérience AMS. Il sera de toute évidence très intéressant de voir ce que les théoriciens et les modélisateurs en feront. »