Que sont les rayons cosmiques?
Les rayons cosmiques sont de minuscules particules, principalement des protons, qui pénètrent dans l'atmosphère terrestre à différents niveaux d'énergie. Des milliards de rayons cosmiques déferment sur la Terre toutes les secondes, la plupart avec une énergie relativement faible. Cependant, de temps en temps, des rayons cosmiques avec des niveaux d'énergie extrêmes ont un impact sur la Terre. Le plus puissant jamais enregistré est un seul proton d’une énergie de 50 J, à peu près équivalent à un terrain de baseball. Les scientifiques sont incapables d'expliquer comment certains des rayons les plus énergétiques ont reçu leur énergie.
Bien qu'ils soient appelés "rayons cosmiques", il convient de noter que les rayons cosmiques sont des particules ponctuelles, et non des rayons. Outre les protons, qui représentent 90% de tous les rayons cosmiques, il existe également des noyaux d'hélium, également appelés particules alpha, qui représentent 9% supplémentaires, et des électrons qui constituent le 1% restant.
L'espace extra-atmosphérique est rempli d'un bain de particules se déplaçant rapidement, appelé flux de rayons cosmiques. Les rayons cosmiques sont appelés rayonnements ionisants, car ils ont tendance à frapper les molécules avec une force telle qu'elles détournent les électrons de leurs atomes constitutifs, créant ainsi des ions destructeurs. Un morceau de biomatériau laissé assez longtemps sans protection dans l'environnement cosmique se transformerait en fromage suisse. C’est l’un des plus grands défis de la colonisation de l’espace humain, et toutes les conceptions de colonies spatiales disposent d’un blindage massif pour repousser les rayons cosmiques.
Les rayons cosmiques tirent leur puissance des objets et événements cosmiques de haute énergie, tels que les étoiles à neutrons, les supernovae et les trous noirs. La plupart des rayons cosmiques proviennent de notre propre galaxie, où ils sont érodés par des supernovae, ou lancés comme une fronde à partir du puits gravitationnel abrupte d’un trou noir. En fait, la présence de certains niveaux de puissance des rayons cosmiques est la preuve que les trous noirs existent réellement.
L'un des niveaux les plus élevés de l'atmosphère terrestre s'appelle l'ionosphère, car il est constamment ionisé par les rayons cosmiques entrants, parallèlement au rayonnement solaire. La thermosphère, qui est un sous-ensemble de l'ionosphère, subit un réchauffement pouvant atteindre des milliers de degrés en raison des rayonnements ionisants, mais comme la densité de particules est relativement faible, il ne serait pas si chaud de s'y rendre.
Les rayons cosmiques les plus énergétiques proviennent d'événements de très haute énergie en dehors de notre galaxie et fournissent une fenêtre rare sur le fonctionnement de l'univers plus large. Les physiciens construisent des installations de plusieurs millions de dollars pour étudier en détail le flux de rayons cosmiques.