En 1923, Dmitry Skobeltzyn s’intéressa à la nature des rayonnements gamma dans son laboratoire de Leningrad. Les rayons gamma issu d’une source éjectent les électrons atomiques et Skobeltzyn espéra observer ces électrons dans sa chambre à brouillard à expansion (sur la photo ci contre, sa chambre à un plan de sensibilité horizontal comme nos chambres à diffusion). Il rencontra un problème car les rayonnements gamma éjectaient aussi les électrons des atomes contenu dans les parois de sa chambre, ce qui interférait avec ses mesures portant sur les électrons éjecté du gaz de la chambre.
Pour s’affranchir de ce problème, il plaça sa chambre entre les pôles d’un électroaimant produisant un champ magnétique ce qui dévia les électrons issu des parois.
Sur quelques photographies prises en 1927, Skobeltzyn constata parmi les électrons éjecté (delta ray) du gaz que plusieurs tracés étaient presque droit et étaient donc peu soumis à l’influence du champ magnétique (1500 gauss).
Première capture du rayonnement cosmique sur film photographique. Parmi les delta ray spiralant sous l’effet du champ et provenant de l’interaction des rayonnements gamma, des tracés presque droit (indiqués par les flèches) traversent la chambre. A droite, le momentum de la particule (ici un électron) est de 7,3 MeV/c
Cela signifiait que les valeurs de momentum et d’énergie de ces particules étaient les plus élevées de toutes les sources électronique connues de l’époque. Skobeltzyn remarqua que ces particules « cosmiques » étaient jusqu’à plusieurs centaines de fois plus abondante dans un plan vertical que horizontal . Les particules qu’il avait observé étaient des électrons énergétique produits par des rayonnements gamma (ou dans une moindre contribution par la désintégration de muons).
Jusqu’à la fin des années 50, des chambres à brouillard à expansion fonctionnant sous un plan vertical ont donc été construites pour identifier les particules composant le rayonnement cosmique. Pour plus de détails, voir le chapitre consacré à l’historique.
Les particules chargées du rayonnement cosmique traversant une chambre à brouillard au niveau de la mer peuvent être soit des électrons/positons, des muons ou des protons. Les pions et kaons issus d’ interactions nucléaires peuvent cependant être produit, mais ils sont statistiquement beaucoup plus rare à observer que ces 3 particules.
Les photos dans les pages suivantes (rubrique du site à droite) montrent les interactions de particules secondaire cosmiques dans des chambres à expansion. Ces photos exceptionnelles proviennent de références historiques : Wilson, Rochester, Rossi, Blackett, Powell…
n the autumn of 1931 in collaboration with G. P. S. Occhialini, I started to study the energetic particles found in cosmic rays by means of the cloud method. About 4 years previously Skobeltzyn in Leningrad had investigated the beta rays from radioactive sources using a cloud chamber in a magnetic field of 1,500 gauss. On some of the photographs he noticed a few tracks with very little curvature, indicating an energy over 20 MeV, that is much higher than any known beta ray. He identified these tracks with the particles responsible for the « Ultrastrahlung » or « cosmic rays », whose origin outside the earth’s atmosphere had first been demonstrated in 1912 by the balloon flights of Hess and which had subsequently been much studied with ionization chambers by Millikan, Kolhörster, Regener, Hoffman, and others. Skobeltzyn noticed also that these energetic particles occasionally occurred in small groups of 2 , 3, or 4 rays, apparently diverging from a point somewhere near the chamber. Skobeltzyn’s work was followed up by Kunze in Kiel, and by Anderson in Pasadena. By using much larger magnetic fields up to 18,000 gauss, the energy spectrum of the particles was shown by these workers to extend to at least 5,000 MeV, and it was found that roughly half the particles were positively, and half negatively charged. The occasional association of particles was again noticed, particularly by Anderson. The method used, that of making an expansion
nobel lecture blacket page 104 + counter controleld
En attendant que cette page soit écrite un jour, ci dessous la vidéo de Guillaume Trapp au Visiatome (15/05/2014) sur le rayonnement cosmique.