Une équipe internationale de chercheurs a étendu les résultats d'une étude précédente pour mesurer directement le spectre de tous les électrons des rayons cosmiques (électron + positon) dans une gamme d'énergie de 11 GeV à 4,8 TeV avec le télescope calorimétrique à électrons (CALET).

CALET, un détecteur optimisé pour observer les électrons de haute énergie, a été installé sur le module expérimental japonais Kibo sur la Station spatiale internationale (ISS) en août 2015. Il s'agit de la première mission spatiale japonaise dédiée à l'observation des rayons cosmiques. Destiné à un fonctionnement à long terme, CALET accumule des données depuis octobre 2015.

"On m'a dit que la communauté scientifique internationale s'intéresse aux observations de CALET car l'un de nos objectifs est de comprendre l'origine des rayons cosmiques de haute énergie et la nature de la matière noire, certains des mystères les plus profonds de cet univers, " dit le professeur Shoji Torii de l'université de Waseda, le chercheur principal de la mission CALET.

L'origine et l'accélération des rayons cosmiques ne sont pas encore bien comprises, et les électrons des rayons cosmiques sont l'une des cibles prioritaires de la recherche sur les rayons cosmiques à haute énergie. Des mesures précises des électrons au-dessus de 1 TeV ont été difficiles à réaliser car elles nécessitent des mesures d'énergie de haute précision des particules de rayons cosmiques, sensibilité pour détecter le flux d'électrons rares, et capacité d'identification électronique précise à partir de plus de 1, Flux de protons 000 fois plus élevé dans la région d'énergie du TeV.

"Les observations à long terme sur l'ISS et le calorimètre des capacités de CALET, comme être capable d'identifier la charge des particules incidentes, détecter la direction de l'incident, et mesurer l'énergie des particules et identifier les espèces en détectant le développement de la pluie de particules, ont permis à notre équipe d'effectuer des mesures précises des électrons des rayons cosmiques dans la région du TeV, " explique le professeur Torii. Précédemment en novembre 2017, l'équipe a rapporté son premier résultat en mesurant les électrons des rayons cosmiques dans la gamme d'énergie de 10 GeV à 3 TeV dans Lettres d'examen physique .

Dans cette étude récente, ils ont développé une nouvelle méthode d'analyse des données pour maximiser la détection à des énergies plus élevées, doublant approximativement les statistiques par rapport à leur étude précédente et permettant à CALET d'obtenir des mesures de haute précision du spectre électronique des rayons cosmiques jusqu'à 4,8 TeV.

Le professeur Torii dit que les statistiques s'amélioreront près de trois fois plus qu'aujourd'hui en utilisant les données après une observation de cinq ans. "Cela réduira également les incertitudes systématiques, y compris celle de la réponse du détecteur. Notre objectif ultime est de repousser la limite d'énergie jusqu'à 20 TeV et d'obtenir le spectre d'énergie précis, dans lequel il y a une forte probabilité de découvrir des ressources de rayons cosmiques astrophysiques à proximité ou de révéler la nature de la matière noire."

Cette étude a été publiée en ligne dans Lettres d'examen physique le 25 juin, 2018.