Les accélérateurs de particules, tels que le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN, sont des machines puissantes conçues pour accélérer des particules chargées à des énergies élevées et les briser ensemble pour étudier les éléments fondamentaux de la matière. Ces accélérateurs artificiels ont révolutionné notre compréhension de la physique des particules, mais leur existence dans la nature reste un mystère.
Grâce aux données du Telescope Array Surface Detector de l'Utah, une équipe internationale de chercheurs dirigée par l'Université de Tokyo a détecté un rayon cosmique de haute énergie avec une énergie 100 millions de fois supérieure à l'énergie des protons accélérés par le LHC. Ce rayon cosmique à très haute énergie, surnommé la particule « Oh-My-God » lors de sa première observation en 1991, proviendrait d’une galaxie lointaine.
Une analyse plus approfondie des données enregistrées par le Telescope Array a révélé que la trajectoire de la particule « Oh-My-God » était alignée avec un jet étroit d'émission radio provenant d'un trou noir supermassif situé à environ 1 milliard d'années-lumière dans la constellation de Boötes. . Cet alignement suggère que la particule à ultra haute énergie pourrait avoir été accélérée par les jets du trou noir supermassif, agissant comme un accélérateur de particules naturel.
Les résultats, publiés dans la revue Physical Review Letters, fournissent des preuves irréfutables de l’existence d’accélérateurs de particules naturels dans l’univers. Ces accélérateurs pourraient jouer un rôle crucial dans la production de rayons cosmiques de haute énergie, qui sont des particules subatomiques qui pleuvent sur Terre depuis l’espace avec des énergies bien supérieures à celles que peuvent atteindre les accélérateurs fabriqués par l’homme.
L’étude de ces accélérateurs naturels et des rayons cosmiques qu’ils produisent pourrait faire la lumière sur les environnements extrêmes et les processus énergétiques qui se produisent à proximité des trous noirs supermassifs et d’autres phénomènes cosmiques, offrant ainsi des informations précieuses sur l’univers primitif et l’origine des particules de haute énergie.
La détection d’un potentiel accélérateur naturel de particules ouvre également des perspectives passionnantes pour les recherches futures en physique des astroparticules. Il souligne l'importance des observatoires au sol, tels que le Telescope Array, pour explorer les phénomènes énergétiques les plus élevés de l'univers et comprendre les lois fondamentales qui régissent le cosmos.
