Particule Oh-My-God — Wikipédia
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La particule Oh-My-God (« Oh mon Dieu ») est un rayon cosmique d'ultra-haute énergie détecté le 15 octobre 1991 à 13 h 34 min 16 s dans le détecteur de rayons cosmiques HiRes (en) situé au Dugway Proving Ground dans l'Utah aux États-Unis[1],[2],[3],[4] Il s’agit, encore en 2023, du rayon cosmique le plus énergétique jamais observé[5] : sa vitesse estimée à 0,999 999 999 999 999 999 999 995 1 fois la vitesse de la lumière est la plus importante jamais détectée pour une particule de masse non nulle.
Vitesse
[modifier | modifier le code]Le type de particule à l'origine de ce rayon n'est pas identifié, mais la plupart des rayons cosmiques proviennent de protons. Si est la masse au repos de la particule et est son énergie cinétique (énergie au-dessus de l'énergie de masse au repos ), alors sa vitesse est de fois la vitesse de la lumière. En supposant qu'il s'agisse d'un proton, pour lequel est de 938 MeV, cela signifie qu'il se déplace à 0,999 999 999 999 999 999 999 995 1 fois la vitesse de la lumière, son facteur de Lorentz est de 3,2 × 1011 et sa rapidité est de 27,1. À cette vitesse, si un photon voyageait aux côtés de la particule, il lui faudrait plus de 215 000 ans pour que le photon prenne 1 cm d'avance, vu depuis le référentiel terrestre. En raison de la relativité restreinte, la dilatation du temps relativiste subie par un proton se déplaçant à cette vitesse serait extrême. Si le proton provenait d'une distance de 1,5 milliard d'années-lumière, cela prendrait environ 1,71 jour dans le référentiel du proton pour parcourir cette distance.
Comparaison
[modifier | modifier le code]L'énergie portée par la particule OMG était de 50 J, soit plusieurs dizaines de millions de fois plus d'énergie que les particules subatomiques accélérées dans le Grand collisionneur de hadrons[1]. Une particule à 2 × 1020 eV, soit 32 J, est détectée le [6], une autre porteuse de 23 J le [7], mais le record de la particule OMG n'est pas encore battu, bien que, statistiquement, il soit possible que certains rayons cosmiques à très haute énergie arrivant sur Terre dépassent l'énergie de la particule OMG[7].
Source
[modifier | modifier le code]Plusieurs explications, mais aucune qui soit démontrée, sont avancées pour expliquer l'existence de la particule Oh-My-God ainsi que celle des rayons cosmiques dépassant 1 × 1020 eV. Parmi les sources possibles, on trouverait les trous noirs dont ceux présents au centre des galaxies, les collisions de galaxies et l'onde de choc qu'elles génèrent ou encore les magnetars. Ces sources agiraient comme des accélérateurs de particules[8].
Une autre possibilité est que la particule n'a pas été accélérée mais émise. Le mécanisme d'émission possible serait alors, par exemple, l'effondrement d'un défaut topologique comme une corde cosmique ou encore d'un champ de la physique dont on ignore encore le fonctionnement avec la désintégration d'une particule hypothétique supermassive, le wimpzilla (it)[8].
Événements similaires
[modifier | modifier le code]Depuis la première observation, des centaines d'événements similaires (ayant une énergie estimée supérieure à 5,7 × 1019 eV) ont été enregistrés, confirmant le phénomène[9],[10]. Ces particules de rayons cosmiques à ultra-haute énergie sont rarissimes ; l'énergie de la plupart des particules de rayons cosmiques est comprise entre 10⁷ eV et 10¹⁰ eV.
Des études plus récentes utilisant le Telescope Array Project (en) ont possiblement identifié une source de particules dans un rayon de 20 degrés de rayon en provenance de la constellation de la Grande Ourse[4],[10],[11].
La particule Amaterasu, du nom de la déesse du soleil dans la mythologie japonaise, a été détectée en 2021 puis identifiée en 2023, à l'aide de l'observatoire Telescope Array. Son énergie dépasse 240 exa-électronvolts. Cette particule semble avoir émergé du vide local, une zone vide de l'espace bordant la galaxie de la Voie lactée[12]. Le rayon contient une quantité d’énergie comparable à celle de laisser tomber une brique du haut de la taille d'un homme. Aucun objet astronomique qui pourrait correspondre à la source et situé dans la direction d’où est arrivé le rayon cosmique n’a été identifié[13].
Articles connexes
[modifier | modifier le code]Notes et références
[modifier | modifier le code]- Extreme Cosmos sur Google Livres.
- (en) Bird, Corbato, Dai et Elbert, « Detection of a cosmic ray with measured energy well beyond the expected spectral cutoff due to cosmic microwave radiation », The Astrophysical Journal, vol. 441, , p. 144 (DOI 10.1086/175344, Bibcode 1995ApJ...441..144B, arXiv astro-ph/9410067, S2CID 119092012)
- (en) « The Fly's Eye (1981-1993) – The highest energy particle ever recorded » [archive du ], cosmic-ray.org (consulté le )
- (en) Wolchover, « The particle that broke a cosmic speed limit », Quanta Magazine, (ISSN 2640-2661, lire en ligne [archive du ], consulté le )
- (en) Jonathan O’Callaghan, « We are finally closing in on the cosmic origins of the "OMG particle" », New Scientist, (lire en ligne [archive du ], consulté le )
- New Eyes on the Universe sur Google Livres.
- Extreme Cosmos sur Google Livres.
- New Eyes on the Universe sur Google Livres.
- (en) Abdul Halim, Abreu, Aglietta et Allekotte, « A Catalog of the Highest-energy Cosmic Rays Recorded during Phase I of Operation of the Pierre Auger Observatory », The Astrophysical Journal Supplement Series, vol. 264, no 2, , p. 50 (ISSN 0067-0049, DOI 10.3847/1538-4365/aca537, Bibcode 2023ApJS..264...50A, S2CID 254070054)
- (en) Abbasi, Abe, Abu-Zayyad et Allen, « Indications of intermediate-scale anisotropy of cosmic rays with energy greater than 57 EeV in the northern sky, measured with the surface detector of the Telescope Array Experiment », The Astrophysical Journal, vol. 790, no 2, , p. L21 (ISSN 0004-637X, e-ISSN 1538-4357, DOI 10.1088/2041-8205/790/2/L21, Bibcode 2014ApJ...790L..21A, arXiv 1404.5890, S2CID 118481211)
- (en) Cho, « Physicists spot potential source of 'Oh-My-God' particles », Science, (ISSN 0036-8075, e-ISSN 1095-9203, DOI 10.1126/article.22871, lire en ligne [archive du ], consulté le )
- (en) « 'What the heck is going on?' Extremely high-energy particle detected falling to Earth. », The Guardian, (lire en ligne [archive du ], consulté le )
- (en) « Second OMG cosmic ray particle breaks physics again », Cosmosmagazine.com, (lire en ligne [archive du ], consulté le )