Les rayons cosmiques : historique et enjeux actuels - IPN - IN2P3

Fig. 11: Principe du détecteur de l’expérience RUNJOB (1995)
De manière générale, les détecteurs évoluent vers des systèmes complexes
associant des mesures d’énergie et de masse. On utilise des calorimètres qui
sont des combinaisons de détecteurs alternés avec des plaques de plombs, dans
lesquels l’énergie déposée doit être proportionnelle à l’énergie de la particule
incidente. Les spectromètres magnétiques, associés à des détecteurs gazeux,
permettent des mesures de charge. Dans tous les cas, on est vite confronté à un
problème de poids maximal et on ne peut avec ces systèmes faire des mesures
de particules au-delà de 100 GeV/nucléon.
Le premier satellite ”Proton”, lancé en 1965, qui pesait 12 tonnes, a permis
de mesurer l’intensité et le spectre du rayonnement cosmique entre 50 MeV
et 100 TeV. Il est resté en orbite pendant presque 3 mois entre 180 et 600
km d’altitude. Un autre exemple est le le satellite ”HEAO-3” [4], équipé d’un
spectromètre germanium couplé à des scintillateurs CsI, qui ne pesait ”que”
3 tonnes. Lancé en 1979, il mesura pendant près de 2 ans le spectre et la
composition chimique et isotopique des noyaux lourds du rayonnement cosmique,
en utilisant le champ magnétique terrestre. Les détecteurs plus récents,
comme BESS (the Balloon-borne Experiment with a Superconducting Solenoidal
magnet) [5] ou HEAT-pbar (High Energy Antimatter Telescope) [6], sont
équipés d’aimants supraconducteurs. Ces vols de ballon sonde de courte durée
(de l’ordre de la journée) ont été plus spécialement dédiés à la mesure d’antimatière
et d’isotopes légers. Des ballons de vol longue durée (de l’ordre du
mois) comme CREAM [7], puis l’expérience AMS [11] qui sera installée sur
l’ISS, devraient largement améliorer la statistique et la gamme en énergie (jus-
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