Cela fait maintenant dix ans que le Spectromètre magnétique alpha (AMS) est dans l’espace et fait d’étonnantes découvertes cosmiques. Le 16 mai 2011, lors de son dernier vol, la navette spatiale Endeavour acheminait le détecteur AMS, assemblé au CERN, vers la Station spatiale internationale. Le 19 mai 2011, le détecteur était installé et transmettait des données vers la Terre en vue de leur analyse à la NASA, à Houston, puis de la NASA au CERN. Dix ans et plus de 175 milliards de rayons cosmiques plus tard, AMS nous a livré des résultats scientifiques qui ont transformé et bouleversé notre compréhension de l’origine de ces particules et de la façon dont elles voyagent dans l’espace, à une vitesse proche de celle de la lumière.
Les rayons cosmiques peuvent prendre des formes diverses. Ce sont le plus souvent des protons – des noyaux d’hydrogène – mais ils peuvent aussi être des noyaux d’éléments plus lourds, ou encore des électrons ou les équivalents des protons et des électrons dans l’antimatière. Ils se divisent en deux grands groupes : les rayons cosmiques primaires et les rayons cosmiques secondaires. Les rayons cosmiques primaires sont principalement générés par des explosions de supernovas dans la Voie lactée et au-delà ; ils peuvent voyager pendant des millions d’années avant d’atteindre AMS. Les rayons cosmiques secondaires sont, quant à eux, produits lors des interactions entre les rayons cosmiques primaires et le milieu interstellaire.
AMS mesure les propriétés des rayons cosmiques qui l’atteignent afin de comprendre l’origine de la matière noire, de l’antimatière et des rayons cosmiques, et d’explorer de nouveaux phénomènes. Parmi les nombreux résultats obtenus par AMS durant ces dix premières années, on en citera un en particulier, qui démontre que le nombre, ou plus précisément le « flux », de plusieurs types de rayons cosmiques secondaires est étonnamment identique et très différent de celui des rayons cosmiques primaires. AMS a également présenté une analyse du flux de positons (ou antiélectrons) des rayons cosmiques, révélant qu’à des énergies élevées ces rayons cosmiques proviennent principalement de l’annihilation de particules de matière noire dans l’espace ou d’autres sources cosmiques telles que les étoiles à rotation rapide, appelées pulsars.
Autre résultat marquant d’AMS, celui qui démontre que, contrairement à ce qui était attendu, les rayons cosmiques primaires se subdivisent en au moins deux catégories distinctes, l’une formée de noyaux légers et l’autre de noyaux lourds. Cependant, une étude plus récente d’AMS a révélé que les noyaux de fer – les rayons cosmiques primaires les plus abondants après les noyaux de silicium et les rayons cosmiques les plus lourds mesurés par AMS jusqu’à présent – n’appartiennent étonnamment pas à la même catégorie que les autres noyaux lourds, mais en fait à celle des noyaux légers.
« Il est impossible de rendre compte ici de l’ensemble des résultats obtenus par AMS, mais une chose est claire, déclare Samuel Ting, porte-parole d’AMS, au cours des dix dernières années, AMS a remis en question à maintes reprises les théories conventionnelles sur l’origine et la propagation des rayons cosmiques, bouleversant ainsi notre compréhension de ces particules cosmiques. »
AMS poursuit sa collecte de données, après avoir mené à bien une série de sorties dans l’espace – d’une complexité inégalée pour une mission spatiale – qui ont permis de prolonger sa durée de vie afin d’égaler celle de la Station spatiale internationale. Et si l’on en croit les résultats obtenus au cours de la dernière décennie, l’avenir nous réserve sans aucun doute de nouvelles découvertes cosmiques.