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Physique des astroparticules : particules de haute énergie et matière noire

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Dans cours

PHYS-439: Introduction to astroparticle physics

We provide a comprehensive overview of astroparticle physics, bridging the microworld of cosmic messengers with the large-scale structure and evolution of the Universe. We also explore the detection techniques and technologies that make this investigation ...

Description

Cette séance de cours présente la physique des astroparticules, couvrant des sujets tels que les particules de haute énergie de l'espace, l'astronomie gamma, l'astronomie des neutrinos et de vastes réseaux de douches d'air. Il explore les méthodes de détection et l'utilisation des rayons cosmiques, des rayons gamma et des neutrinos pour les observations astronomiques, ainsi que la recherche de la matière noire dans l'Univers.

Enseignant·e·s (2)

Andrii Neronov

Chiara Perrina

Enseignement et PhD Doctorant·es actuel·les Kimberly Sarah Keyser, Irwin Khai Cheng Tay A co-dirigé les thèses EPFL de Jennifer Maria FriedenProjets de Master Loîs NiggliParzival NussbaumFlorian Simmenauer (Projet réalisé à l'Université de Genève dans l'expérience AMS)Kimberly KeyserLéonard LebrunSemestre de spécialisation Kimberly Keyser

Source officielle

Concepts associés (32)

Rayonnement cosmique

Le rayonnement cosmique est le flux de noyaux atomiques et de particules de haute énergie (c'est-à-dire relativistes) qui circulent dans le milieu interstellaire. Le rayonnement cosmique est principalement constitué de particules chargées : protons (88 %), noyaux d'hélium (9 %), antiprotons, électrons, positrons et particules neutres (rayons gamma, neutrinos et neutrons). La source de ce rayonnement se situe selon les cas dans le Soleil, à l'intérieur ou à l'extérieur de notre galaxie.

Gerbe atmosphérique

Une gerbe atmosphérique (en anglais, extensive air shower) est une cascade de particules créée par l'interaction d'un rayon cosmique avec l'atmosphère. Cette interaction crée des particules secondaires, qui interagissent elles-mêmes avec l'atmosphère, créant ainsi d'autres particules, etc., jusqu'à ce que l'énergie des particules ne soit plus suffisante pour créer de nouvelles particules. On distingue les gerbes électromagnétiques, constituées de leptons et de photons, des gerbes hadroniques, qui contiennent également des hadrons.

Astronomie neutrino

L’astronomie neutrino (parfois astronomique neutrinique) est la branche de l'astronomie qui observe les objets célestes à l'aide de détecteurs de neutrinos, des leptons neutres de faible masse décrits par la théorie électrofaible. Étant donné leur très faible interaction avec la matière, les neutrinos ont la capacité de traverser des distances cosmologiques sans dévier de leur trajectoire initiale, faisant d'eux d'excellents messagers astronomiques permettant de retracer directement l'origine de leur lieu de production.

Matière noire

vignette|redresse=1.1|Répartition de la densité d'énergie de l'Univers après exploitation des premières données du satellite Planck. La matière noire en est une des composantes principales. La matière noire ou matière sombre, est une catégorie de matière hypothétique, invoquée dans le cadre du Modèle ΛCDM pour rendre compte de certaines observations astrophysiques, notamment les estimations de la masse des galaxies ou des amas de galaxies et les propriétés des fluctuations du fond diffus cosmologique.

Zetta-particule

Les zetta-particules (ou rayons cosmiques d'ultra haute énergie) sont des particules dont l'énergie estimée est de l'ordre du (, soit environ ). Les records actuels d'énergie pour une particule observée sont : par le Fly's Eye à l'Université de l'Utah, une zetta-particule de en octobre 1991. Probablement un proton ou un noyau atomique léger qui possédait une énergie équivalente à celle d'une balle de tennis frappée par un bon joueur. par l'Akeno Giant Air Shower Array (AGASA), une douche de particules résultant d'une zetta-particule de le .

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