Le taux de rayons cosmiques d’une énergie supérieure à 1014 eV est tellement faible que leur détection nécessite des méthodes indirectes. Une telle particule interagit avec les molécules d’air dans l’atmosphère en produisant un grand nombre de particules, qui interagissent à leur tour et ainsi de suite. Au sol, on peut finalement observer un très grand nombre de particules, majoritairement électrons et muons, mais aussi hadrons.
Nous avons adapté notre modèle d’interactions hadroniques (EPOS) pour les simulations de gerbes atmosphériques (il faut bien maîtriser la production de particules à très grande rapidité). Objectif de ce travail (avec Tanguy Pierog, ancien thésard du groupe): avoir un seul modèle reproduisant les données liées aux gerbes atmosphériques, et les données de RHIC et LHC. Des simulations avec EPOS ont été utilisées pour le calcul de la valeur moyenne et de l'ecart quadratique moyen (RMS) de Xmax (représentant le nombre maximal d'électrons dans une gerbe), voir la Figure.
Radio-détection de rayons cosmiques
Les gerbes atmosphériques représentent des courants électriques, responsables de rayonnement – qui peut être utilisé pour la détection de rayons cosmiques. Nous avons développé une technique dite “macroscopique” qui permet un calcul précis de l’émission radio de gerbes de rayons cosmiques, en considérant un indice de réfraction réaliste (loi de Gladstone–Dale). Même si sa variation dans l’atmosphère est faible (entre 1 et 1,0003), les conséquences sont énormes (effet Cherenkov).