Clichés de rayons cosmiques obtenus au Laboratoire International du Jungfraujoch (3 450 m)

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Clichés de rayons cosmiques obtenus au Laboratoire

International du Jungfraujoch (3 450 m)

Paul Ehrenfest, Pierre Auger

To cite this version:

CLICHÉS

DE RAYONS

COSMIQUES

OBTENUS AU LABORATOIRE INTERNATIONAL DU JUNGFRAUJOCH

_{(3 450}

m).

Par PAUL EHRENFEST Jr. et PIERRE AUGER.

Sommaire. - Une double chambre de Wison-Blackett a été construite et a _{servi à l’étude des rayons}

cosmiques au Laboratoire de haute altitude du Jungfraujoch. On a pu montrer :

a) Que le nombre de gerbes sortant d’un écran de 2 cm de _plomb est plus grand, relativement au

nombre de trajectoires solitaires, que dans le cas d’un écran de 15 cm.

b) On _peut observer des cas où un corpuscule solitaire crée une _gerbe dans 2 cm de plomb ; ce cas

n’a pu être observé dans 15 cm, malgré des statistiques plus étendues.

c) Les rayons qui sont capables de traverser 15 cm de plomb, produisent beaucoup moins de

secon-daires de _{grande énergie que les trajectoires} faisant partie d’une gerbe.

d) Beaucoup de secondaires de faible _énergie sont produits dans le _gaz par les corpuscules, même

pénétrants.

e) Nous avons observé plusieurs fois des _{gerbes d’une abondance suffisante pour expliquer} les grands

chocs d’ionisation de Hoffmann.

Introduction. - L’étude des

_{phénomènes qui}

accompagnent

le passage des rayons

cosmiques

à

tra-vers la matière nous a conduit à construire deux

chambres à

détentes, verticales,

commandées simulta-nément par un

_système

de trois ou

_{quatre compteurs}

à coïncidences

_placés

dans le

_plan

vertical des chambres

(voir

cliché

₁₎

suivant la méthode de Blackett et Occhia-lini

_(1).

Ces deux

chambres,

placées

l’une au-dessus de l’autre sur un

_support

_réglable

_peuvent

être

_séparées

par des écrans allant

_jusqu’à

90 cm. Leur diamètre intérieur

est de 14 cm, et leur

profondeur

utile de

2,5

cm; le

piston

est formé de deux membranes de caoutchouc de chambre à air

_{d’automobile,}

entre

_lesquelles

est collé par

vulcanisation,

un

_disque

de duralumin. Pour

l’éclairage

intensif

_nécessaire,

nous avons utilisé la

combustion de feuilles d’aluminium dans

_{l’oxygène.}

L’atmosphère

des chambres à détentes est

générale-ment de

_l’argon

sous

_1,5

atm _{saturé par} un

_mélange

alcool-eau

_(2).

Les recherches faites

_jusqu’ici

_portent

sur la _{cohérence des rayons sortant d’un écran de}

plomb,

sur le nombre de secondaires

_accompagnant

les

_{corpuscules cosmiques,}

sur les déviations

_qu’ils

subissent dans la traversée des écrans.

Cohérence. - On _{sait que le nombre de}

_gerbes

produites

par le

rayonnement

cosmique

croît très vite si l’on s’élève dans

_{l’atmosphère,}

_{beaucoup plus}

vite que l’ionisation

globale

A 3 500 m

d’altitude,

il y

a environ 6 fois

_plus

de

_gerbes

_qu’au

niveau de la

mer. Nous avons _{donc pu faire}

_{rapidement quelques}

petites statistiques

sur les

_groupements

des

_{trajectoires,}

avec une seule chambre sans écran intérieur recouverte d’un écrin de

_{plomb d’épaisseur}

_variable,

et le déclan-chementétantcommandé _{par des}

_compteurs

_placés,

soit

sur une même

_verticale,

soit en

_triangle.

Le tableau (~) P. M. S.BLACKETT et G. P. S. OCCHIALINI. Proc. Soc., 1933, 139,699.

(2) Dernièrement, nons’avons _rempli une des chambres avec

du _{krypton, que} nous a donné M. Muraour.

montre que le

groupement

(cohérence)

des

_trajectoires

est

_beaucoup

_{plus prononcé}

sous un écran

_nul,

ou de

2 clin de

_plomb,

_que sous 10 ou 15 cm de

_plomb.

Il

faut

_{prendre garde,}

dans ce _{cas, que le nombre de}

gerbes

obliques

n’est pas

significatif puisque

celles-ci

ne

_prennent

_{pas naissance dans} l’écran de

_plomb,

et sont très _{favorisées par le}

_montage

en

_triangle.

En utilisant les deux

chambres,

on voit des résul-tats

_{analogues :}

avec 15 cm de

_plomb

entre

_elles,

on

n’observe que très peu de

gerbes

dans la chambre

inférieure,

et elles sont

_{généralement obliques,}

comme

le montre le

_{stéréoscope,}

ce

_qui

leur

_permet

de

déclan-cher les

_compteurs

au-dessus et au-dessous du

_plomb

sans les traverser. Avec 2 cm de

_plomb

entre les

chambres,

on observe un

_grand

nombre de

_gerbes

produites

dans le

_plomb.

Dans certains cas, on

_peut

déceler dans la chambre

_supérieure

le

_corpuscule

soli-taire

_qui

forme la

_gerbe

_{(cliché 2).}

Avec 15 cm de ciment sur

_{l’appareil,}

on observe aussi

_beaucoup

de

gerbes.

Secondaires. - On

_peut

_également

tenter d’éva-luer le nombre de

_corpuscules

secondaires

_produits

lors du passage d’un rayon

cosmiqne

à travers 5 mm

de

_{plomb placés}

dans la chambre inférieure. S’il

_s’agit

des rayons solitaires

ayant

pu traverser 15 cm de

plomb,

ce nombre est très _{faible : 2 secondaires pour} 27 rayons observés au

_{Jungfraujoch,}

et 3 secondaires

sur 52 rayons

_pénétrants

à Paris. Au

_contraire,

s’il

s’agit

de rayons de

gerbes produits

par du

plomb

ou

du ciment au-dessus de

_{l’appareil,}

sur 21

_trajectoires

appartenant

à 3

_{petites gerbes}

et traversant les 5 mm

de

_plomb,

il y a 15 secondaires

produits

_{(cliché 2).}

Le

long

des

_{trajectoires,}

dans le gaz, on trouve souvent des électrons secondaires de très faible

_énergie,

émis

perpendiculairement

à la

_{trajectoire principale.}

Sur 16 m de

_trajectoires

de rayons

_capables

de

tra-verser 15 cm de

_plomb,

nous avons trouvé 25

secon-daires,

d’une

_{énergie comprise}

entre 10" et 105 eV. Il

5.

66

faut _{remarquer que, dans} un

_{champ magnétique}

in-tense

_gauss),

_{le rayon de courbures des}

trajec-toires d’électrons de cette

_énergie,

est

_petit

et

_peut

même être assez _{réduit pour}

_qu’ils

ne soient pas

sépa-rés de la trace du rayon

principal

(voir

cliché

_3).

Grandes

_gerbes.

- On

voit,

_sur les clichés

ci-contre,

de

_{grandes gerbes, beaucoup}

_plus

faciles à observer au

_{Jungfraujoch qu’à}

Paris

_(~).

_Ainsi,

sur le

cliché

_6,

_{il y} a

_plus

de 300

_{trajectoires,}

_parcourant

au

moins 5 cm dans la

_chambre,

dont le volume est 360

cm3.

Comme la densité des

_trajectoires

dans l’es-pace est

très

homogène,

on _{doit penser que l’extension}

réelle de la

_gerbe

est

_beaucoup

_{plus grande ;}

de même le parcours des

corpuscules,

dont un

_grand

nombre traverse 5 mm de

_plomb.

On

_peut

calculer le nombre

d’ions que

pourrait

créer. une telle

_gerbe

dans une

chambre d’ionisation de 36

litres,

pleine

de gaz sous

15

_{atmosphères,}

et le résultat

qui

est de l’ordre de 5. tOi

_correspond

tout à fait à l’ionisation

_produite

(1) Voit’ note Aucsn ot EHJt1i1NltEST, J. S, p. 256.

dans de telles

_chambres,

lors d’un

_grand

choc de Hoffmann.

Déviation. 2013 Le

_dispositif

à deux chambres per-met de mesurer les déviations suivies par les

_particules

du

_rayonnement

_cosmique

dans leur passage à travers des écrans.

_Ainsi,

_{pour la}

traversée

de 15 cm de

plomb,

nous avons observé des déviations inférieures

à 2’ pour la moitié des cas, et la

plus grande

dévia-tion observée ne

_dépassant

pas

5u,

ce

_qui

est assez

remarquable, malgré

1e

fait que les

dispositions

géromé-triques

nuisent à l’observation de

_grandes

dévia-tions. De nouvelles

_{statistiques plus complètes}

sont en cours à

Paris,

avec des

_épaisseurs

variables de

_plomb.

Nous avons _{pu faire} ce

_travail,

_grâce

à une subvenr tion de la Caisse des Recherches

scientifiques.

Nous remercions le

_professeur

W.

Hess,

directeur du Labo-ratoire international du

_Jungfraujoch

de nous avoir accueillis dans ce laboratoire et

_d’y

avoir fait faire diverses installations

_qui

nous ont

_beaucoup

facilité le

travail.

Manuscrit _reçu le 30 novembre i9~5.

LÉGENDES

DE LA PLANCHE

.

Fig. i. - Disposition géométrique des compteurs, des chambres

~, détentes et de l’écran de _plomb, pour la mesure des

dévia-tions. Hayon solitaire à peine dévié; cliché pris à Paris. Le5

1,ayons fi mous visibles dans la chambre _supérieure sont

_plus

âgés

et dùs à la radioactivité locale.

Fig, 2 a et b. - Pris

au

_{Jupgfraujoçh.}

_{Rayon sp]it8:ire,}

produisant une _gerbe dans 2 cm de Pb placés entre les chambres.

Dans la chambre inférieure les rayons de la gerbe produisent

des secondaires en traversant 0, 5 cm Pb.

Fig. 3. - Deux

rayons dans le plan des _compteurs formant

3 secondaires de faible _énergie dans le gaz.

Fig. i. - Grande

gerbe obtenue à Paris avec la dispositif 4

_compteurs

dans un plan et 50 cm Pb sous _{l’appareil,} çomme

déerit dans notre article

_précédent

(1). Fig. 5. - La

plus grande gerbe obtenue au _{Jungfraujoch,} sous 2 cm Pb. L’ionisation spécifique est comparable à celle

produite par un grand choc de Hoïfroaun.

Fig. 6. - Gerbe obtenue _au Jungfraujoch _sous 2 cm Pb.

PLANCHE. Fig. 3. Fig. 2 a et b. Fig. 1. Fig..4. 5. Fig. 1.