SELFAS2 : dépendance du décalage de cœur à la direction d’arrivée pour la

Au début de cette section, nous avons montré avec la simulation que la position du cœur radio appa- rent varie en fonction de la direction d’arrivée des gerbes, en se déplaçant le long de l’axe E-O (Fig.4.19). Pour expliquer cette dépendance à la direction d’arrivée, nous avons suggéré que la proportion de la contribution excès de charge dans le signal radio émis par les gerbes n’était pas constante en fonction de observés en radio est alors de s’appuyer directement sur la distribution des directions d’arrivée obtenue pour les données radio.

4.4. SIGNATURE DE L’EXCÈS DE CHARGE DANS LES DONNÉES CODALEMA-II 185

FIGURE4.28 –Gauche : positions au sol des cœurs radio reconstruits dans le référentiel centré sur le cœur particules de la gerbe pour 1000 évènements simulés avec SELFAS2 selon la statistique CODA- LEMA. Droite : densité de probabilité totale obtenue en sommant les 1000 densités de probabilité individuelles (à chacune des 1000 positions de cœurs radio au sol, nous avons associée une den- sité de probabilité gaussienne à 2 dimensions d’écart type 7 m centrée sur chacune des mille positions obtenues). L’échelle de couleur est normalisée à 1 à la position du maximum.

FIGURE4.29 –Même légende que la Fig.4.28. Résultats obtenus en réalisant exactement la même méthode que précédemment, mais en utilisant une bibliothèque d’évènements simulés avec SELFAS2 sans aucun excès de charge.

la direction d’arrivée puisque la contribution dominante liée au courant transverse dépend de la direction d’arrivée de la gerbe.

Puisque la contribution courant transverse est dépendante de la quantité (nnn × BBB) (où nnn et BBB sont respectivement la direction de la gerbe et la direction du champ géomagnétique), nous proposons de caractériser la projection sur l’axe E-O du décalage de cœur radio par rapport au cœur particules en fonction de la quantité (nnn × BBB)EO. Cette méthode permet de faciliter la représentation, car la direction

en une seule variable, (nnn × BBB)EOdans laquelle l’effet de θ et φ est directement inclus. La projection sur

l’axe E-O du décalage de cœur radio par rapport au cœur particules est défini par la variable ∆EO cr .

Avec les 1000 évènements simulés permettant d’obtenir le décalage de cœur radio pour la statistique globale de CODALEMA (Fig.4.28), nous présentons Fig.4.30, la variation de ∆EO

cr en fonction de (nnn × B B B)EO. -0.5 0.0 0.5 1.0 -200 -100 0 100 200 Hn ´ BLEO Dcr EO @m D — SELFAS2 --SELFAS2 ±Σ

FIGURE4.30 –Ligne noire : variation de la projection sur l’axe E-O du décalage de cœur radio par rapport au cœur particules, ∆EO

cr , en fonction de la quantité (nnn × BBB)EO obtenue avec SELFAS2 pour la

configuration CODALEMA (voir texte pour les commentaires sur cette figure). Lignes en poin- tillée gris : écart à plus ou moins 1 σ (on notera que les fluctuations gerbe à gerbe ne sont pas considérées ici).

Sur cette figure des gerbes arrivant plein nord (avec φ = 90°), correspondent à la partie de la figure ou la quantité (nnn × BBB)EO est positive. Des gerbes arrivant plein sud avec un angle zénithal supérieur

au champ géomagnétique (θ > 27° et φ = 270°), correspondent à la partie de la figure où la quantité (nnn × BBB)EO est négative. Pour comprendre cette figure, reprenons les Fig.4.19 montrant les motifs au sol

en fonction de la direction d’arrivée :

– la figure en haut à gauche correspond à la direction (θ = 40°,φ = 90°) ce qui correspond à (nnn × BBB)EO=0.92. Dans cette configuration le courant transverse est largement dominant car le

mécanisme de Lorentz est important (l’écart angulaire entre la direction de la gerbe et le champ géomagnétique est grand, 67°) et la proportion de l’excès de charge reste faible, le décalage de cœur, ∆EO

cr , est de l’ordre d’une vingtaine de mètres ;

– la figure en haut à droite correspond à la direction verticale (θ = 0°,φ = 0°) ce qui correspond à (nnn × BBB)EO=0.45. Dans cette configuration le courant transverse est encore important et dominant ;

le décalage de cœur, ∆EO

cr , varie peu et reste de l’ordre d’une vingtaine de mètres ;

– la figure au centre à gauche correspond à la direction (θ = 15°,φ = 270°) ce qui correspond à (nnn× B

BB)EO=0.20. La direction de la gerbe approche celle du champ géomagnétique et la proportion de

l’excès de charge commence à augmenter de manière significative. ∆EO

cr commence à augmenter ;

– la figure au centre à droite correspond à la direction (θ = 25°,φ = 270°) ce qui correspond à (nnn × BBB)EO=0.03 (quasiment parallèle au champ géomagnétique). Le courant transverse devient

très faible et la contribution excès de charge est du même ordre de grandeur voire supérieur. Le décalage de cœur est maximum à l’est mais on commence à voir un deuxième maximum du coté ouest caractéristique du champ électrique lié à l’excès de charge. L’erreur associée au positionne- ment du cœur radio augmente nettement (on le voit sur la figure), ceci s’explique par la naissance du second maximum à l’ouest, dans le motif radio au sol, l’ajustement type "exponentielle dé-

4.4. SIGNATURE DE L’EXCÈS DE CHARGE DANS LES DONNÉES CODALEMA-II 187

croissante" du profil latéral radio n’est plus adapté pour décrire ce comportement singulier lié au changement de type de symétrie du motif au sol ;

– la figure en bas à gauche correspond à la direction (θ = 30°,φ = 270°) ce qui correspond à (nnn × BBB)EO=-0.05 (toujours quasiment parallèle au champ géomagnétique, mais de l’autre coté). Le

champ géomagnétique est "traversé", la force de Lorentz change de sens, mais reste faible, le second maxima à l’ouest devient dominant et l’ajustement type "exponentielle décroissante" du profil latéral radio tend à localiser le cœur radio préférentiellement à l’ouest, le décalage de cœur radio change alors brusquement de coté ;

– la figure en bas à droite correspond à la direction (θ = 40°,φ = 270°) ce qui correspond à (nnn × BBB)EO=-0.25. Le courant transverse redevient dominant mais de signe opposé car la force de Lo-

rentz a changé de sens, le décalage de cœur radio est définitivement passé à l’ouest (∆EO cr < 0).

À ces effets, s’ajoutent des effets non triviaux liés à la géométrie : la projection du motif au sol des gerbes inclinées fait également varier l’estimation de ∆EO

cr , nous pouvons notamment le voir pour les

valeurs de (nnn × BBB)EO> 0.75, le décalage de cœur radio augmente doucement. Nous pouvons également

noter que la figure n’est pas symétrique par rapport à l’axe ∆EO

cr =0, ceci est dû à la symétrie brisée par le

champ géomagnétique qui n’est pas vertical, mais incliné de 27° vers le sud.

L’observable du décalage de cœur radio par rapport au cœur particules de la gerbe possède donc une signature vraiment particulière en fonction de la direction d’arrivée de la gerbe. La mise en évi- dence d’une telle dépendance dans les données expérimentales pourrait permettre de signer de manière non ambigüe l’existence de la contribution excès de charge. Maintenant que nous avons caractérisé ce phénomène avec SELFAS2, recherchons l’existence d’un tel effet dans les données expérimentales.