Une nouvelle expérience pour mieux cerner l'influence des rayons cosmiques galactiques sur les nuages et le climat

Jasper Kirkby, devant le prototype de l'expérience CLOUD, montre un schéma illustrant le lien possible entre les rayons cosmiques galactiques et la formation des nuages (Image: CERN)

Genève, le 19 octobre 2006. Une expérience innovante, CLOUD (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets), commence aujourd'hui à recueillir des données, à l'aide d'un détecteur prototype placé dans un faisceau de particules au CERN1, le plus grand laboratoire de physique des particules du monde. Le but de l'expérience est de déterminer l'influence que pourraient avoir les rayons cosmiques galactiques sur les nuages et le climat du globe. C'est la première fois qu'un accélérateur de physique des hautes énergies est utilisé pour étudier l'atmosphère et le climat.

L'expérience CLOUD explorera les interactions microphysiques entre rayons cosmiques et nuages. Les rayons cosmiques sont des particules chargées provenant de l'espace qui viennent frapper l'atmosphère terrestre. Selon des études, les rayons cosmiques pourraient avoir une incidence sur la couverture nuageuse en formant de nouveaux aérosols (fines particules en suspension dans l'air qui ensemencent les nuages). Les nuages exercent une forte influence sur le bilan énergétique de la Terre, si bien que des fluctuations de quelques pour cent ont un impact important sur le climat. L'expérience CLOUD vise à caractériser les effets des rayons cosmiques sur la formation de nouveaux aérosols.

Comprendre la microphysique du phénomène dans des conditions de laboratoire devrait permettre d'élucider le rapport entre rayons cosmiques et nuages. CLOUD reproduira ces interactions pour la première fois en envoyant un faisceau de particules – qui joueront le rôle des rayons cosmiques – du Synchrotron à protons du CERN dans une chambre de réaction. L'effet du faisceau sur la production d'aérosols sera enregistré et analysé.

La collaboration est une équipe interdisciplinaire – physique de l'atmosphère, physique solaire, rayons cosmiques et physique des particules – constituée de spécialistes de 18 instituts et neuf pays d'Europe, des États-Unis et de Russie, qui vont se pencher sur une question essentielle à la compréhension des nuages et du changement climatique. « Cette expérience a rassemblé les plus éminents spécialistes des aérosols, des nuages et des échanges Soleil-Terre de toute l'Europe ; les pays en pointe dans ce domaine sont l'Allemagne, l'Autriche, le Danemark, la Finlande, le Royaume-Uni et la Suisse, a indiqué Jasper Kirkby, du CERN, porte-parole de l'expérience. Le CERN est un environnement exceptionnel pour une telle expérience. Nous apportons non seulement nos accélérateurs, mais aussi des technologies spécialisées, nos techniques d'expérimentation et notre expérience de l'intégration de grands détecteurs complexes, qui est nécessaire pour mener à bien l'expérience. » On peut citer le système d'alimentation en gaz du prototype actuel, conçu par des ingénieurs du CERN, et qui produit de l'air ultra-pur provenant de l'évaporation d'oxygène liquide et d'azote liquide. « C'est probablement l'air le plus propre qu'on puisse trouver sur la planète », souligne Kirkby.

Les premiers résultats du prototype CLOUD sont attendus pour l'été 2007. Le dispositif complet comprend une chambre à nuage et une chambre de réaction perfectionnées, équipées de toute une série d'instruments extérieurs permettant de contrôler et d'analyser leur contenu ; la température et la pression en tout point de l'atmosphère peuvent être reconstituées à l'intérieur des chambres, et toutes les conditions de l'expérience peuvent être réglées et mesurées – y compris l'intensité des « rayons cosmiques » et le contenu des chambres. Les premières données faisceau que produira le dispositif au complet sont attendues pour 2010.

Pour des informations supplémentaires :
James Gillies
Bureau de presse, CERN
Tel +41 22 767 4101
Email: James.Gillies at cern.ch

Instituts participant à l'expérience CLOUD :

  • Université d'Aarhus, (Danemark)
  • Université de Bergen, (Norvège)
  • Institut de technologie de Californie (États-Unis)
  • CERN (Suisse)
  • Centre spatial national danois (Danemark)
  • Institut météorologique finlandais (Finlande)
  • Université d'Helsinki (Finlande)
  • Université de Kuopio (Finlande)
  • Institut de physique Lebedev, (Russie)
  • Université de Leeds (Royaume-Uni)
  • Institut Leibniz de recherche troposphérique, Leipzig (Allemagne)
  • Université de Mayence et Institut Max-Planck de chimie, Mayence (Allemagne)
  • Institut Max-Planck de physique nucléaire, Heidelberg (Allemagne)
  • Institut Paul-Scherrer (Suisse)
  • Université de Reading (Royaume-Uni)
  • Laboratoire Rutherford Appleton (Royaume-Uni)
  • Université technologique de Tampere (Finlande)
  • Université de Vienne (Autriche)

Historique :
L'idée à l'origine de cette expérience remonte à très loin : il y a deux siècles, William Herschel, astronome royal, remarquait une corrélation entre les taches solaires et le prix du blé en Angleterre. C'était là la première observation suggérant une influence des variations du Soleil sur le climat terrestre. Toutefois, la variabilité climatique liée au Soleil est restée un grand mystère, malgré toutes les recherches sur ce sujet. La petite ère glaciaire, bien connue des historiens, qui a prévalu au tournant du XVIIème et du XVIIIème siècle, semble n'être que le plus récent d'une douzaine d'épisodes similaires qui se sont produits au cours des derniers 10 000 ans. Les taches solaires ont alors pratiquement disparu pendant 70 ans, le flux de rayons cosmiques a augmenté et le climat s'est refroidi. Toutefois, il n'a pas été possible d'établir de mécanisme par lequel la brillance du Soleil connaîtrait des fluctuations à cette échelle de temps. La possibilité d'une influence directe des rayons cosmiques galactiques (qui sont modulés par les fluctuations du vent solaire) sur le climat retient donc l'attention des scientifiques. Les mesures satellite montrent que le mécanisme pourrait impliquer une influence des rayons cosmiques sur la couverture nuageuse basse, qui est l'objet principal de l'expérience CLOUD.

Note(s)

1. Le CERN, Organisation européenne pour la recherche nucléaire, est le premier centre mondial de recherche en physique des particules. Il a son siège à Genève et a actuellement pour Etats membres l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, la Bulgarie, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, la Grèce, la Hongrie, l'Italie, la Norvège, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République slovaque, la République tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'Inde, Israël, le Japon, la Fédération de Russie, les Etats-Unis d'Amérique, la Turquie, la Commission européenne et l'UNESCO ont le statut d'observateur.

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