L'espace qui nous entoure est constamment baigné de particules
élémentaires issues de phénomènes galactiques
lointains: les rayons
cosmiques. Notre corps y est insensible, bien que plusieurs
particules d'origine cosmique le traversent chaque seconde.
Le Cosmophone a été conçu pour les détecter et
rendre leurs
trajectoires et caractéristiques directement perceptibles
autour de soi sous forme de sons.
Cette
installation peut
être réalisée à partir de techniques éprouvées
de la physique des particules et de l'informatique musicale. La modularité
du dispositif ainsi que la variété des phénomènes
physiques d'origine cosmique mesurables au sol permettent d'envisager un
éventail d'applications qui va de la salle de spectacle au dispositif
individuel miniaturisé.
Dans la version actuelle du Cosmophone, un ensemble de capteurs disposé autour de la pièce détecte le rayon cosmique par la lumière de scintillation qu'il induit dans un matériau spécial. Les informations sur son passage sont transmises quasi instantanément à un système de synthèse sonore, qui restitue sa trajectoire dans l'espace à l'instant et à l'endroit où il passe : la position du muon est indiquée par des sons d'impact à ses points d'entrée et de sortie, et l'impression de vitesse donnée par un effet de glissement de la hauteur du son (effet ``Doppler''), analogue à celui produit par la sirène d'une ambulance sur son passage. Les avalanches d'électrons et anti-électrons produites de temps en temps par l'interaction d'un muon au-dessus de la pièce sont évoquées par un effet de ruissellement sonore.
L'espace interstellaire est en permanence parcouru d'un flux de
particules élémentaires de haute énergie: le rayonnement
cosmique. Composées surtout de protons (noyaux d'atomes d'hydrogène),
ces particules sont la trace de phénomènes violents qui les
ont libérées et accélérées quelque part
dans l'univers. La plupart sont produites dans notre galaxie, par exemple
lors des explosions d'étoiles en fin de vie, les supernovae. Elles
y restent confinées pendant plusieurs millions d'années par
le champ magnétique galactique.
Au voisinage de la terre, les rayons cosmiques pénètrent dans la haute atmosphère en créant des avalanches de particules secondaires. En partie absorbées par l'atmosphère terrestre, ces avalanches sont à l'origine d'une grande variété de phénomènes mesurables au niveau de la mer avec les techniques de la physique des particules. Les événements représentés ci-dessous ont été enregistrés par l'expérience H1, un détecteur cubique de 10 mètres de côté situé 30 mètres sous terre à Hambourg.
Les principaux phénomènes observables au sol sont:
| - un flux important de muons, sortes d'électrons lourds absents de la matière ordinaire car de très courte durée de vie. Ces muons sont produits en grande quantité dans les gerbes atmosphériques de rayons cosmiques et peuvent atteindre le niveau de la mer grâce à leur grand pouvoir de pénétration. |
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| - des avalanches secondaires de particules, issues du choc d'un muon avec les matériaux présents dans le voisinage immédiat du lieu d'observation. Un cas fréquent est l'émission de gerbes électromagnétiques, avalanches de paires d'électrons et anti-électrons, lors du passage d'un muon à proximité d'un noyau atomique. |
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| - des gerbes de plusieurs muons, de même direction et espacés de quelques mètres, issus de la gerbe atmosphérique d'un rayon cosmique particulièrement énergique. |
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Quelques liens pour en savoir plus sur les particules et les rayons
cosmiques :