Tableau schématique des connaissances actuelles sur les rayons cosmiques

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Tableau schématique des connaissances actuelles sur les

rayons cosmiques

Pierre Auger

To cite this version:

LE

JOURNAL

DE

_PHYSIQUE

ET

LE

RADIUM

TABLEAU

_SCHÉMATIQUE

DES

CONNAISSANCES

ACTUELLES SUR

LES

RAYONS

_COSMIQUES

Par PIERRE AUGER.

Sommaire. - Ce résumé des faits actuellement bien établis au sujet des rayons cosmiques n’est des-tiné _qu’à fournir une base de discussion sur la nature et _l’origine de ces _{rayonnements.} Aucun nom d’au-teur n’est cité dans le texte, et les détails sont éliminés le plus possible, dans l’espoir de faire ressortir les idées essentielles et les résultats nets. La _{bibliographie} est réduite aux noms des auteurs _principaux

en note _(1).

SÉRIE

VII.

TOME V.

1V° 1. JANVIER

1934.

Définition. - Certains

phénomènes

d’ionisation

se

_produisent

continuellement _{dans des volumes de gaz}

non

_radioactifs,

isolés et

_protégés

de tous les rayonne-ments connus

_jusqu’à

ces dernières _{années par} une

enveloppe

de

_quelques

dizaines de centimètres de

plomb.

Cette ionisation considérée autrefois comme

spontanée

étant

_plus

ou moins directement attribuable

à l’action d’un

_rayonnement

nouveau venu de

l’exté-rieur des

_appareils

et même de l’extérieur de

l’atmos-phère

terrestre,

on a

_appelé

celui-ci

_rayonnement

d’al-titude,

ultra

_pénétrant,

ultra _’Y

_(à

la suite d’une

hypo-thèse sur sa

_nature)

et enfin

_cosmique

_(à

cause d’une

hypothèse

sur son

_origine).

Cette

_appellation

est

géné-ralement

_adoptée.

Méthodes

d’étude. - L’étude

de ces

_phénomènes

a été faite

_grâce

à trois méthodes :

1. La mesure

_globale

de

_{l’ionisation,}

c’est-à-dire du

nombre i de

_paires

d’ions _{créés par} centimètre cube de gaz

(air

normal par

exemple)

et par seconde.

Cette mesure s’effectue en faisant

_décharger

un

élec-tromètre à travers _{le volume gazeux étudié : elle}

_exige

des isolements très

_soignés,

un

_appareil

de mesure de

petite capacité

et une

_protection

convenable de la

chambre d’ionisation vis-à-vis des

_rayonnements

des corps environnants

(~).

Dans ces conditions on trouve que la valeur de cette ionisation résiduelle est d’environ

2

_paires

_{d’ions par cm3 d’air normal et par}

_seconde,

au

niveau de la mer. Cette valeur est en somme une

inté-(1) Pour l’exposé complet de la question, et pour la bibliogra-phie, voir : LEPRINCE-RhIGUBT. Les rayons cosmiques, Hermann _(1933).

(2) (De plus les facteurs de _comparaison des ionisations obser-vées dans différents gaz et sous diverses pressions sont assez

mal _connus).

grale

sur un

_temps

assez

_long

_{et pour} un volume notable

de

_matière,

de tous les effets ionisants

_capables

de tra-traverser les écrans de

_protection.

2. Les

_impulsions

des tubes

_compteurs.

Ces tubes sont en somme des chambres d’ionisation de faible contenance dans

_lesquelles

la création soudaine de

quelques

ions déclenche une

_décharge

_électrique

tem-poraire amplifiable ;

l’impulsion

ne

_{dépend guère}

du nombre d’ions

_qui

la

_{déterminent,}

et

_l’appareil

ne mesure _{pas l’ionisation. Les}

_compteurs

dénombrent les

_apparitions

discontinues _{de groupes d’ions dus} au

passage des

_particules

électrisées

_rapides

_(1).

Si l’on

_protège

le

_compteur

avec une

_enveloppe

de

plomb,

les

_impulsions

restantes ne seront dues

_qu’à

sa

radioactivité propre, et au

_rayonnement

_cosmique.

On

peut

se _{débarrasser de la radioactivité propre} et de celle de

_{l’enveloppe}

de

_plomb

en

_disposant

deux ou

_plusieurs

compteurs

côte à

_côte,

et en les

_couplant

de telle sorte

que seules les

impulsions qui

ont lieu dans tous ces

compteurs

simultanément soient

_{enregistrées}

_(2).

Les

effets de la _{radioactivité propre,}

_qui

ne sont _pas

simul-tanés dans les

_compteurs,

_{ainsi que} ceux de la radioac-tivité des

_objets

environnants dont les

_rayonnements

corpusculaires

ne

_peuvent

_{généralement}

_{pas traverser}

deux

_compteurs,

sont _{éliminés presque}

_{complètement.}

(Montage

en

_{coïncidence).}

3. Les

_trajectoires

du brouillard de la chambre à détentes.

On sait comment cette méthode donne une idée

pré-cise de la

_disposition

dans

_l’espace

_{des groupes} d’ions

apparus simultanément dans le _gaz de la chambre

_(3).

1) GEIGER, MÛLLER.

(2)

BOTHE.

(3) C -T.-R. WILSON.. ‘

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM. - SÉRIE

VII. -

T. V. - N° 1. -

JANVIER 1934.

2

Les

_trajectoires

_{des rayons}

_{corpusculaires}

ionisants de diverses natures se reconnaissent en

_général

et

_l’emploi

d’un

_{champ magnétique}

_{pour les courber}

_permet

d’évaluer leur

_{énergie cinétique.}

Certaines

_trajectoires

très peu déviées dans les

champs

les

_plus

forts

_(soit

15 000

_gauss)

et

_qui

ne

_proviennent

_{pas de corps}

radio-actifs environnants sont attribués aux

_rayonnements

cosmiques.

"

La sensibilité dans le

_temps

de cette méthode est

faible,

la durée de l’état de sursaturation n’est

_qu’une

très

_petite

fraction de seconde et il faut

_beaucoup

de

détentes _{pour obtenir des}

_{trajectoires.}

Le

_couplage

avec des

_compteurs

montés en coïnci-dence au-dessus ou de

_part

et d’autre de la chambre

permet

de déclencher la détente au moment de l’exci-tation simultanée des

_{compteurs ;}

c’est-à-dire un

_temps

très court

_après

_{que la}

_trajectoire

ionisante

_responsable

de cette excitation a traversé la chambre : la trace en

est alors

_{enregistrée.}

Résultats

_{principaux. -1.}

En ce

_qui

concerne

l’ionisation

_{globale. -}

_r~)

L’ionisation résiduelle

₍₁₎

d’une

chambre,

protégée

par une

_enveloppe

de

_plomb,

est le

_premier

_phénomène

_{observé dans l’ensemble que}

nous _{allons exposer, et} a conduit à la découverte des rayons

cosmiques.

Cette ionisation est constante dans le

_temps

_(2).

La

présence

au-dessus de

l’horizon,

la

_position

dans le ciel du soleil et des constellations ne

_jouent

aucun rôle dans l’intensité du

_phénomène.

Une

_{analyse plus}

fine dé-montre l’existence de fluctuations dans le nombre

d’ions

_qui

_{apparaissent;}

ces fluctuations sont en

moyenne

compatibles

avec les lois du

_{hasard ;}

cepen-dant,

à de rares

_intervalles,

des instruments très

sen-sibles

_indiquent

la

_production

subite de

_grands

nom-bres d’ions

_(3).

b)

La valeur de l’ionisation est sensiblement la même

en tous les

_points

de la

terre,

au niveau de la mer

_(ou

plutôt

sous la

_{pression barométrique}

_normale).

Cepen-dant en faisant des mesures en des

_points

situés à dif-férentes latitudes

_{magnétiques,}

_quelques

observa-teurs

₍₄₎

ont trouvé une baisse du nombre d’ions i entre 30° de latitude

_magnétique

Nord et 30® Sud. Les lieux où l’ionisation est

_minimum,

_{correspondant}

sen-siblement à

_{l’équateur}

_magnétique,

donnent des valeurs de 12 à 18 pour 100 inférieures à celles trouvées sur

tous les autres

_points

de la terre

_(courbe

_1).

c)

L’ionisation croît

_{rapidement lorsqu’on}

élève les

appareils

au-dessus du niveau de la mer

_{(5) ;}

c’est

l’im-portance

de l’écran _{formé par}

_{l’atmosphère qui}

sur-monte les chambres

_qui

détermine la valeur de

l’ioni-sation,

comme le démontre l’étude des variations

baro-métriques.

Pour

augmenter

cet écran on

_{peut disposer}

(1) ELSTER et GEITEL, WILSON.

(2) Peut-être y a-t-il une très faible variation diurne.

(3~ HOFFMANN.

(4) CLAY, COMPTON.

(5) HESS, KOLHORSTER7 MILLIHAN

des carapaces

métalliques

ou

_plonger

les

_appareils

dans l’eau. De cette manière une courbe

_peut

être

tra-cée,

qui

donne la valeur de i en fonction de la densité totale

_(air

et

eau)

de la matière

_interposée

entre les

appareils

et

_l’espace

extérieur à la terre

_(1).

Courbe 1.

Cette courbe

_{(courbe 2)}

a une allure

_{exponentielle}

sans en être une exactement

_(2);

les valeurs de i vont de _{300 pour} un écran d’air

équivalent

à 18 mm de

mer-Courbe 2.

cure, à 2 sous 760 mm, et à

0,0025

sous un écran d’eau

et d’air de masse

_équivalente

à 18 mètres de mercure.

La

_partie

relative aux très basses

_pressions

atteint un

palier,

mais sans redescendre.

Cette courbe est

_{généralement interprétée}

comme la courbe

_{d’absorption}

des

_rayonnements

_cosmiques,

(1) KOLHORSTER, MiLLIKAN, REGENER.

ceux-ci

pouvant

être très

_{hétérogènes}

_{dans leur} pou-voir

_pénétrant

et dans leur nature.

c~)

Les coefficients

_{d’absorption massiques}

sont du

même ordre de

_grandeur

_{pour les}

_quelques

matières

qui

ont

_jusqu’ici

constitué les écrans

_(plomb,

_air,

eau,

zinc,

fer).

On observe avec des écrans formés de deux

parties superposées

différentes des effets de

transition,

que l’on attribue aux

_rayonnements

secondaires excités

au sein des écrans.

2.

_Analyse

dans le

_temps

et dans

_l’espace

de cette

ionisation. - Cette

analyse

a été faite avec _les

comp-teurs et la chambre à détentes.

les -

a)

Ces

_appareils

sont

déclen-chés,

en l’absence de toute radioactivité

_extérieure,

avec une

_{fréquence qui dépend}

de leur dimensions : ces

déclenchements sont

_produits

_{par les ions créés lors de} leur traversée par les

particules

ionisantes

_qui

arrivent

au niveau de la mer. Le nombre de ces

_particules

_par

seconde et par centimètre carré de surface horizontale nombre que nous

_désignerons

_{par n est}

_égal

à

_0,015

en-viron.

b)

Ces

_particules

ont un

_{pouvoir pénétrant}

très élevé

comme _{le démontre le peu d’influence des}

_enveloppes

de

_plomb.

Si l’on utilise deux

_compteurs

à

_{coïncidence,}

et que l’on

_interpose

entre eux des

_écrans,

on trouve que

50pour

100 des

particules

peuvent

encore exciter si-multanément les deux

_compteurs

à travers 1 m de

plomb.

On ne

_peut

_pas mesurer de coefficient

d’absorp-tion à

_proprement

_{parler, puisqu’il s’agit}

de l’arrêt des

particules,

dont les vitesses ne _{sont certainement pas}

homogènes.

Cependant

la

_{pénétration}

ainsi mesurée est

comparable

avec celle déduite des mesures de l’ionisa-tion

_globale

_(1).

c)

Si _{l’on admet que} ces

particules

sont la cause di-recte de toute l’ionisation

globale

observée on

_peut

en

déduire la valeur de la fluctuation

_statistique

dans l’ionisation

_{qu’elle détermine;}

cette valeur est en

accord avec les fluctuations effectivement observées dans les chambres d’ionisation. On

_peut

alors évaluer le nombre d’ions créé par chacune d’elle sur 1 cm de

son _{parcours dans l’air}

_normal,

en

_comparant

les valeurs de i avec les nombres n de

_particules

arrivant par cm2 et par seconde. On trouve un nombre voisin de 140

_paires

_par centimètre. Cette valeur est

_trop

faible _{pour des}

_{particules positives}

lourdes

_(hélion,

proton)

et

_trop

_{forte pour des électrons}

_rapides.

d)

Dans un

_dispositif

_comportant

_{plusieurs compteurs}

en coïncidence

_{placés parallèlement}

dans un même

plan,

on

_{n’enregistre}

_{que les passages des}

_particules

dont les

trajectoires

sont dans le

_plan

des

compteurs

à un

_petit

angle

près,

déterminé par

l’épaisseur

et la distance

re-lative des

_compteurs.

On

_peut

_{donc s’en servir pour} étudier la distribution des

_trajectoires

des

_particules

ionisantes dans

_l’espace.

Le maximum de cette

réparti-tion est orienté suivant la

verticale,

et le nombre des

(~~

Rossi.

trajectoires

décroit

_jusqu’à

être à peu

près

nul _pour les directions

horizontales,

suivant une courbe en cloche. On a

_signalé

une

_dissymétrie

de cette courbe sous

cer-taines latitudes

_(30°)

_{les rayons arrivant} un _peu

_plus

nombreux

₍₂₀

_pour

₁₀₀₎

de l’Ouest que de l’Est

(1).

e)

La mesure de n en des

_points

de différentes

lati-tudes,

avec des

_appareils

à

_triples

coïncidences,

montre l’existence d’un minimum dans la

_région

de

l’équa-teur

_(~),

la courbe de variation entre 40" N et 40° S étant

analogue

à celle de la variation de i. Le minimum de n est _{de 15 pour 100} inférieur à la valeur de ce nombre aux latitudes élevées.

f)

Si l’on

_dispose

des

_compteurs

au nombre de trois ou

plus,

parallèlement,

mais non dans un même

_plan,

il

ne subsiste

_plus

_{que très peu de coïncidences.}

Cepen-dant le nombre en est

_{trop grand}

_{pour être}

_expliqué

_par des effets de hasard

_et,

de

_plus,

la

_présence

de

diffu-seurs massifs

_(plomb)

au

_voisinage

et au dessus des

compteurs augmente

ce nombre. On doit attribuer une

partie

de ces coïncidences à l’action de

_plusieurs

par-ticules

simultanées,

dont les

_{trajectoires divergent}

à

partir

de

_{points plus}

ou moins

_éloignés,

et situés

sou-vent dans les diffuseurs

_(3).

,

~~ Avec les chamôres à détentes. - De nombreux

clichés de détentes

_pris

_{indépendamment}

de toute

radioactivité extérieure

_{montrent, rarement,}

des

tra-jectoires

ionisantes dont le nombre par seconde et par

cm2

_correspond

bien à celui _{que l’on} mesure avec les

compteurs.

a)

Les

_trajectoires

sont

_rectilignes,

et le nombre d’ions par centimètre _{de parcours dans l’air est de}

40 environ. Ces caractères sont ceux des

_trajectoires

d’électrons très

_rapides.

Les clichés montrent très

sou-vent _{des groupes de 2 et 3}

_trajectoires

simultanées faisant un

_{petit angle}

entre elles

_(1).

b)

L’établissement d’un

_{champ magnétique}

intense

dans la chambre à détentes

_permet

de donner une

cour-bure aux

_trajectoires

de

_{corpuscules chargés}

_(i5).

Les

champs atteignant

18.000 gauss ne

_communiquent

qu’une

faible courbure aux

_trajectoires

observées,

on

en déduit pour

l’énergie cinétique

des électrons

qui

les

constituent des valeurs allant de 166 à 1010

électrons-volts.

c)

Le sens de la courbure donne le

_signe

des

_charges,

puisque

les

_corpuscules

viennent d’en haut. Les deux

signes

sont

_{représentés,}

et il

_s’agit

donc d’électrons

ra-pides, positifs

et

_négatifs

_(s).

d)

La méthode mixte du

_couplage

de la chambre à détente avec des

_compteurs

en

_{coïncidence, permettant}

d’avoir

_beaucoup

de clichés

utiles,

a montré la

_grande

( 1) JOHNSON.

(2) PIERRE AUGER et L. LEi’RINCE-RINGUET.

(3) RosSI.

(4) SKOBELZYN.

(6) ANDERSON ~ KUNZE.

4

fréquence

des groupes; ~0 pour 100 des clichés donnent des

_{trajectoires multiples.}

Certains d’entre eux montrent les traces de

_plusieurs

dizaines d’électrons

_positifs

et

né-gatifs

de

_grande

_{énergie (gerbes),}

dont le

_point

de diver-gence n’est paa

éloigné

des

appareils (1).

Ces

explosions

très ionisantes sont à

_rapprocher

des fluctuations

anor-males des chambres

_{d’ionisation,}

de _{même que la} fré-quence des

trajectoires groupées

fait que, chacune don-nant 40

_paires

d’ions _par

_centimètre,

les ensembles simultanés donnent une densité double ou

_triple

en

moyenne et

expliquent

le chiffre élevé déduit de la

va-leur de i.

e)

Tout récemment des

_trajectoires

_courtes,

très

ionisantes ont été observées

₍₂₎

dans la chambre à dé-tentes : on les

_interprète

comme dues _{à des noyaux}

(Argon, hydrogène) projetés

par des

neutrons,

dont la

présence

dans le

_{rayonnement cosmique}

serait ainsi démontrée.

Interprétation. -

D’après

cet ensemble de résultats

on

_peut

_{dire que} l’on observe et étudie comme _rayons

cosmiques

des

_particules

de

_{grande énergie}

et de

_petite

masse,

chargées

d’électricité des deux

_signes.

_La ques-tion fondamentale est de savoir si elles sont

_primaires

ou

_secondaires,

c’est-à-dire s’il arrive dans la

_partie

supérieure

de

_{l’atmosphère}

des

_corpuscules

électri-ques très

pénétrants,

créant le

_long

_{de leur parcours} d’autres rayons

électroniques

secondaires,

ou bien si ce

sont des

_{rayonnements électromagnétiques,}

_{ultra y,}

qui

atteignent

les

_premières

_portions

de l’air _{et y}

créent,

par effet

Compton,

ou

_autrement,

_les

corpus-cules

_rapides

observés dans les

_appareils.

1. Dans

_{l’hypothèse}

_{des rayons}

_{ultra y,}

ces

rayonne-ments

arrivent directement sans déviation de leur

_point

de

_production.

S’ils ont

_produit

des

_corpuscules

se-condaires peu

pénétrants

en traversant de la matière

cosmique,

ils en sont _{débarrassés par le}

_champ

magné-tique

terrestre,

et

_atteignent

donc seuls

_{l’atmosphère.}

Ils ne sont _pas

_ionisants,

et ce n’est

_qu’en

se saturant

progressivement

d’un

_cortège

_{de secondaires}

corpuscu-laires

_qu’ils

le deviennent. Ensuite leur intensité décroît

exponentiellement,

avec des coefficients différents _pour

chaque longueur

d’onde. La mesure de ces

coefficients,

si on _{admet que} l’effet

Compton

est seul

_responsable

de

l’absorption,

permet

par

application

de la formule de Klein-Nishina

₍₃₎

une évaluation de

_longueur

d’onde.

2. Dans

_{l’hypothèse}

des

_{corpuscules primaires,}

ceux-ci sont déviés par le

champ

terrestre à

_partir

de dis-tances très

_grandes,

avant l’entrée dans

_{l’atmosphère}

et décrivent les courbes étudiées à propos des aurores

boréales

_(4).

Les calculs

_indiquent

que

l’énergie

néces-(1) BLACHETT et OCCHIALINI.

(2) LOCHER, AUGER et MONOD-HERZEtf.

(3) Cette formule qui n’a été vérifiée que dans le domaine des rayons y est d’une _application hasardeuse étant donné les hypo-thèses _qu’il faut faire _quant au nombre des électrons nucléaires et extra-nucléaires qui interviennent.

(4) SlORMER, LEMA1TRE et vALLARTA,

saire pour

qu’une

particule

atteigne

le sol sous ~0~ de latitude

_magnétique

nord ou sud est de 2. 101 électrons volts environ. Les

_{particules plus pénétrantes (10’°eV)}

peuvent

atteindre

_{l’équateur,}

les

_{particules d’énergie}

inférieure à2.10’3eV ne

_dépassent

_{pas 70° de latitude}

ma-gnétique.

En réalité

_l’angle

sous

_lequel

les

_particules

atteignent

le sol intervient

_également.

Une distribution

isotropique

et

_{isocinétique}

incidente est

déviée,

et les rayons

qui

arriveraient au sol sous incidence rasante de l’ouest à l’est sont les

_premiers

à

_{disparaître.}

De même

dans une distribution

_{hétérocinétique,}

les rayons les

plus

mous sont les

_premiers

à

_disparaître

des

_grands

angles

d’arrivée au sol

_lorsqu’on

s’avance vers

l’équa-teur

_(1).

Si les

_corpuscules

sont

_chargés

_positivement

c’est de l’est

_qu’il

doit en arriver

_moins;

surtout sous

les

_grandes

incidences.

On

_peut

évaluer

_{également l’énergie perdue}

_pour une

particule rapide

dans la traversée de

_{l’atmosphère}

_par la formation des

ions,

en

_négligeant

les effets

nuclé-aires. Cette usure

_progressive

de

_quelque

1200 volts environ par cm _{de parcours} d’air

normal,

ralentit

_puis

arrête les

_corpuscules

en les triant suivant leur vitesse

originelle.

Il leur faut au minimum une

_énergie

initiale

de 4.109eV _pour atteindre le niveau de la mer.

Les

_{particules rapides}

entrant dans

_{l’atmosphère}

commencent par

s’accompagner

de secondaires moins

pénétrants, puis

ils sont _{filtrés peu à peu et} décroissent

en nombre au fur et à mesure de la descente.

Si le mécanisme de formation des secondaires est

ana-logue

à celui de leur _propre

_absorption

_(effets

électro-niques)

chaque

rayon

primaire

d’une

énergie

déter -minée sera

_accompagné

d’un _{nombre à peu}

_près

fixe de secondaires.

L’existence des effets nucléaires vient introduire à la fois une nouvelle cause

_{d’absorption}

et une nouvelle

cause de création de secondaires. Si ces deux effets sont

liés,

on aura encore une

_proportion

relativement

cons-tante entre les

_particules

dures

_primaires

et les

parti-cules secondaires.

Confrontation avec les faits. - Ces deux

types

d’interprétation

trouvent des

_arguments

_{pour et} contre

dans les faits

_{exposés plus}

haut.

A) Hypothèse électromagnétique. -

La courbe de décroissance de l’ionisation

_{s’interprète}

comme une

courbe

_{d’absorption}

d’un

_spectre

de bandes

_(2).

Les

longueurs

d’onde des bandes

_peuvent

être évaluées

_parla

formule de Klein-Nishina. Les

_énergies

_qu’elles

repré-sentent

_{s’interprètent}

_{par des}

_hypothèses

sur

l’annihi-lation de

_protons

et

_{d’électrons,}

ou de

_particules

a.

2. En

_particulier

la

_portion

très considérable de l’ioni-sation

_qui

_disparaît

au-dessous de 10 km d’altitude

serait due à un

_rayonnement

_{relativement peu}

péné-trant,

correspondant

à la formation de noyaux d’hé-lium à

_partir

de

_protons

et d’électrons.

(1)

FERMi et ROSSI.

5

3. L’existence des

_particules

observées

_{s’interprète}

par des effets secondaires

(Compton, photoélectrique)

et celle des groupes de

particules

par des effets

d’absorp-tion nucléaire avec,

peut-être, explosion

des noyaux

excités. Les effets de matérialisation de

_photons,

dans

lesquels

un

_{photon y}

_disparait

_(ou

diminue de

fré-quence)

en créant une

_paire

d’électrons des deux

_signes,

jouent peut-être

là un rôle essentiel.

Difficultés.

- 1. La courbe d’ionisation devrait commencer _{par s’élever}

_pendant

la

_{pénétration}

des rayons ultra y dans

l’atmosphère supérieure,

à cause

de la saturation

_progressive

en _rayons

_{corpusculaires}

secondaires.

_Or,

cette courbe commence _par un

_palier,

à

25 km

_{d’altitude,}

sans aucun

_signe

de croissance initiale.

2. La diminution de l’ionisation i et du nombre n de

_particules

dans les latitudes inférieures à 30°

_exige

qu’une

portion

au moins du

_rayonnement

_atteignant

la haute

_atmosphère

soit formé de

_{corpuscules chargés.}

La constance de la valeur de l’ionisation dans le

temps,

exige

l’uniformité de la

_répartition

des sources

de

_rayonnement

sur la

_sphère

céleste. La

_répartition

de la _{matière stellaire n’étant pas uniforme il} faudrait

chercher les sources dans la matière interstellaire.

B.

_{Hypothèse corpusculaire.}

-. 1. La courbe de

décroissance de l’ionisation

_{s’interprète}

ici comme une

filtration

_progressive

des

_{corpuscules, qui}

s’arrêtent au

fur et à mesure de

_{l’épuisement}

de leur

_énergie.

Elle donnerait donc une

_image

de la

_répartition

des vitesses

₍₁₎

_{dans le groupe très}

_{hétérogène}

_atteignant

l’atmosphère.

Si l’on fait intervenir

_{l’absorption}

nu-cléaire,

qui

peut

arrêter tout à fait des

_corpuscules

rapides,

on retrouve une

_{absorption exponentielle, qui}

peut

intervenir notablement dans la forme de la courbe.

On a tout récemment

_proposé

de chercher dans cette

absorption nucléaire, exponentielle,

la cause

_principale

sinon totale de la diminution des

_rayonnements

cos-miques

dans leur descente à travers

_{l’atmosphère;}

les

corpuscules

atteignant

la haute

_atmosphère

auraient alors

_{généralement}

assez

_d’énergie

_pour atteindre le sol si le

_freinage

seul intervenait.

2. Le

_palier

de la haute

_{atmosphère correspond}

à la formation

_progressive

du

_cortège

de

_secondaires,

_qui

suit ensuite les variations d’intensité

_(de

_nombre)

des

corpuscules rapides

avec d’autant

_plus

de _{fidélité que} les mécanismes de formation des secondaires et de

freinage

des

_corpuscules

seront

_plus

semblables. 3. La variation en latitude

_{magnétique s’explique}

par la déviation dans le

_champ

terrestre,

et les valeurs des

_énergies

mesurées au niveau de la mer sont de

l’ordre de

_grandeur

_;exigé

_{par le calcul pour}

_permettre

l’arrivée au sol.

4. L’uniformité dans le

_temps

_peut

être due à la

répartition

uniforme des sources.

_Cependant

même si

(’) Maxwellienne, d’après CLAY.

les rayons

proviennent

de sources étroitement

loca-lisées,

les _{déviations par le}

_champ

terrestre uniformi-seraient la

_répartition

bien avant l’arrivée sur le sol.

5. Les

_groupements

de

_{particules s’interprètent}

_par les effets de collisions

_{électroniques,}

une des

_particules

du groupe étant

primaire,

les

autres,

moins

_rapides,

secondaires. -

Pour les groupes

nombreux,

il faut

comme dans

_{l’hypothèse électromagnétique,}

admettre

une

_absorption

nucléaire avec une sorte

_{d’explosion,}

ou une matérialisation de nombreuses

_paires

d’électrons

positifs

et

_négatifs.

Difficultés.

- Il

n’y

a

_guère

dans cette théorie

qu’une

difficulté,

c’est

_{l’interprétation}

de la très

impor-tante

_portion

molle du

_{rayonnement, portion qui}

détermine les 98 p. cent de l’ionisation à 20 km d’alti-tude et décroît très

_rapidement

ensuite. Si ce sont des

corpuscules primaires

peu

pénétrants,

le

_champ

magné-tique

terrestre devrait leur interdire l’entrée dans

l’atmosphère.

Si ce sont des

_corpuscules

_secondaires,

il devrait y en avoir encore

_plus

dans les

_régions

où la matière est

_plus

_dense,

et où le

_rayonnement

_primaire

n’est encore _{que peu affaibli. On}

_{pourrait l’interpréter}

comme étant une _{radiation y de}

_0,5

à 1 million de

volts,

due à la dématérialisation des électrons

_positifs

cos-miques

à leur entrée dans

_{l’atmosphère.}

Conclusion. - La théorie des

_corpuscules

_primaires

est celle

_qui

_permet

d’embrasser le

_plus

de faits connus.

Peut-être faut-il supposer un

_mélange

avec une

radia-tion

_{électromagnétique}

de

_{pénétration}

_moyenne

_qui

serait

_responsable

de la forte ionisation en haute

alti-tude et

_qui

serait très vite saturée de secondaires. Des

mesures en altitude encore

_supérieure

à celles atteintes

jusqu’ici

montreront

_peut-ètre

la forme de courbe

_qu’il

faudrait alors s’attendre à trouver.

Dans les deux

théories,

l’hypothèse

de l’existence

d’effets nucléaires et celle des matérialisations

_qui

ont été

_négligés

_jusqu’ici

dans la

_plupart

des calculs est nécessaire pour

expliquer

les groupes abondants de

particules

des deux

_signes.

Le rôle de ces effets dans

l’absorption

des

_particules

ou des

_photons

_peut

être considérable. La

_complexité

de l’action des rayons

cosmiques

sur la matière est donc certaine. Peut-être

doit-on en inférer la

_complexité

des rayons

_eux-mêmes,

tels

_qu’ils

nous arrivent de

_l’espace

extérieur à la terre.

La discussion de

_{l’origine possible}

de ces

rayonne-ments est naturellement encore

_plus

_{aléatoire que celle}

de leur

_nature;

les

_hypothèses

faites au

_sujet

de

l’inter-prétation

des bandes du

_spectre

_{des rayons}

_cosmiques,

supposés électromagnétiques,

sont très

_risquées.

Au

sujet

des

_particules,

en dehors d’un essai de théorie

purement

terrestre. les attribuant à des

_champs

élec-triques

très considérables de la haute

_atmosphère,

et d’une théorie solaire

_analogue

à celle des aurores

boréales,

rien de bien défini n’a été

_proposé.