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Rayons cosmiques d’ultra haute énergie et origine de la « cheville » : Que nous disent les anisotropies à grandes échelles.
Equipe thématique « Nature et origine du Rayonnement Cosmique de Hautes Energies » ; expérience : Auger
Directeur de thèse : Antoine Letessier-Selvon
tél : 01 44 27 73 31
e-mail : Antoine.Letessier-Selvon in2p3.fr
Titre : Rayons cosmiques d’ultra haute énergie et origine de la « cheville » : Que nous disent les anisotropies à grandes échelles.
Le spectre des rayons cosmiques d’énergie ultime (au delà de 0.1 Joule) a été mesuré par l’observatoire Auger
avec une très grande précision. Deux caractéristiques spectrales sont clairement visibles dans ces mesures.
L’une appelée « cheville » correspond à un changement de l’indice de la loi de décroissance du spectre qui passe
de -3.23 à -2.67 à une énergie d’environ 1 J. L’autre correspond à une extinction du flux qui décroit exponentiellement
au delà d’une énergie d’environ 8 J.
L’origine de ces particularités n’est pas connue avec certitude. Elles peuvent provenir soit des caractéristiques
des sources, soit d’un effet lié aux interactions des rayons cosmiques avec le CMB lors de leur voyage dans l’Univers.
Ainsi la « cheville » peut être décrite en supposant que les rayons cosmiques sont en majorité des protons qui vont perdre
leur énergie par production de paires e+/e- avec les photons du fond diffus cosmologique. Une autre explication serait
un changement de nature et d’origine (galactique vers extragalactique) des sources dominantes.
Dans le second cas la transition de sources distribuées dans la galaxie vers des sources extragalactiques doit laisser
une trace dans la distribution d’arrivée des rayons cosmiques. Les données actuelles de l’Observatoire laissent envisager
que la découverte de cette signature est à portée de main.
Grâce à une récente amélioration des détecteurs, réalisée par notre laboratoire, l’efficacité de détection des rayons
cosmique entre 0.1 et 0.5 J a été multipliée par un facteur 5 environ. Ceci va permettre de multiplier par 3 le lot de données
en moins de 2 ans et ainsi garantir une très grande précision (fraction de %) et une grande sensibilité (inférieur au %) à
la recherche de ces anisotropies.
Ces résultats majeurs apporteront des indications directes sur la nature de la cheville et ainsi sur l’origine des rayons
cosmique d’ultra haute énergie, une question restée sans réponse depuis plus de 100 ans.
Durant ses trois ans de thèse le/la candidat(e) participera aux prises de données, en utilisant et améliorant les méthodes
mises aux points par la collaboration Auger, il/elle corrigera les données des effets locaux, calculera les premiers ordres du
développement en harmoniques sphériques (jusqu’au quadrupole), comparera les résultats obtenus à des modélisations
personnelles ou existantes combinant des distributions de sources, la composition chimique et les modèles de champs
magnétiques galactiques.
Lieu de travail : LPNHE - Paris
Déplacements éventuels : Observatoire Auger / Argentine
Documentation :
Contact :
- Antoine Letessier-Selvon, 01 44 27 73 31 ou Antoine.Letessier-Selvon in2p3.fr
Ecole doctorale de rattachement :
Ecole doctorale Sciences de la Terre et de l’Environnement et Physique
de l’Univers
Lien sur les offres de thèse et candidature :
http://ed109.ipgp.fr/index.php/Offres_de_th%C3%A8se
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