Une “ découverte accidentelle ” confirme ce que montrent les simulations – Technoguide

L’analyse des données d’un mappeur de foudre et d’un petit détecteur de rayonnement portable a éclairé de manière inattendue ce à quoi pourrait ressembler un sursaut de rayons gamma de la foudre – en observant les neutrons générés à partir du sol par de très grandes averses de rayons cosmiques. Les travaux ont eu lieu à l’observatoire des rayons cosmiques de High Altitude Water Cherenkov (HAWC) au Mexique.

«C’était une découverte accidentelle», a déclaré Greg Bowers, un scientifique du Los Alamos National Laboratory et auteur principal de l’étude publiée dans Geophysical Research Letters. «Nous avons mis en place ce système pour étudier les flashs gamma terrestres – ou les sursauts gamma de la foudre – qui sont généralement si brillants que vous pouvez les voir depuis l’espace. L’idée était que HAWC serait sensible aux sursauts gamma , nous avons donc installé un mappeur de foudre pour capturer l’anatomie du développement de la foudre et identifier les processus de foudre qui les produisent. “

L’équipe, y compris Xuan-Min Shao et Brenda Dingus également de Los Alamos, a utilisé un petit détecteur de particules portable, espérant qu’un flash de rayons gamma terrestre générerait un signal gamma clair dans le détecteur de petites particules.

«Notre système a fonctionné pendant près de deux ans et nous avons vu beaucoup d’éclairs», a déclaré Bowers. Mais pendant ces tempêtes, ils n’ont rien observé qui ressemblait à des flashs gamma terrestres. “Cependant, nous avons vu de grandes rafales de taux de comptage pendant les jours clairs et clairs, ce qui nous a fait nous gratter la tête.”

Les données HAWC recueillies à cette époque ont montré que, dans tous les cas, le grand réseau qui comprend HAWC avait été submergé par des pluies de rayons cosmiques extrêmement grandes – si grandes que les chercheurs de Los Alamos ne pouvaient pas estimer leur taille.

David Smith, un collaborateur de l’UC Santa Cruz, a découvert que ces sursauts de beau temps avaient déjà été observés par des scientifiques en Russie, qui les appelaient des «sursauts de neutrons», et ont déterminé qu’ils étaient le résultat de la production de neutrons dans le sol autour du point d’impact du rayon cosmique. noyaux de douche.

Les travaux antérieurs qui simulaient ces événements n’avaient considéré que les hadrons – un type de particule subatomique – au cœur des averses. En plus des hadrons et d’autres particules, les noyaux de douche à rayons cosmiques contiennent également beaucoup de rayons gamma.

Pour ce travail, William Blaine, également de Los Alamos, a simulé de grandes averses de rayons cosmiques et a inclus à la fois des hadrons et des rayons gamma. «Nous avons pu faire correspondre nos observations avec les simulations», a déclaré Bowers. “Nous avons constaté que les rayons gamma produisent le même type de sursaut de neutrons que les hadrons.”

Cette étude suggère que tout phénomène naturel qui produit un faisceau de rayons gamma pointé vers le sol (comme les éclairs de rayons gamma terrestres descendants) pourrait produire une signature similaire de «sursaut de neutrons». Ceci est important pour les futurs efforts de modélisation d’observation des flashs gamma terrestres.

«Cela nous dit que vous ne pouvez pas simplement modéliser les rayons gamma frappant votre détecteur, vous devrez également tenir compte du sursaut de neutrons qui se produit à proximité», a déclaré Bowers.

L’observatoire HAWC comprend un ensemble de réservoirs remplis d’eau sur les flancs du volcan Sierra Negra à Puebla, au Mexique, où la mince atmosphère offre de meilleures conditions pour observer les rayons gamma. Lorsque les rayons gamma frappent des molécules dans l’atmosphère, ils produisent des averses de particules énergétiques. Lorsque certaines de ces particules heurtent l’eau à l’intérieur des réservoirs du détecteur HAWC, elles produisent des éclairs de lumière appelés rayonnement Tchérenkov. En étudiant ces éclairs Tchérenkov, les chercheurs reconstruisent les sources des averses pour en savoir plus sur les particules qui les ont provoquées.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par le DOE / Los Alamos National Laboratory. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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