Raffinement des prédictions théoriques pour la physique du rayonnement cosmique.

par Yoann Genolini

Projet de thèse en Physique Théorique

Sous la direction de Pierre Salati et de Pasquale Serpico.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Physique , en partenariat avec Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique théorique (laboratoire) depuis le 25-09-2014 .


  • Résumé

    Le rayonnement cosmique galactique est constitué de noyaux chargés qui se propagent au sein des champs galactiques de la Voie Lactée. Leur étude constitue un domaine particulièrement actif de l'astrophysique des particules et est d'un extrême intérêt à divers titres. Tout d'abord, les processus responsables de leur accélération ne sont toujours pas bien compris. On pense que les éléments du milieu interstellaire sont emportés par des ondes de choc provoquées par des explosions d'étoiles à l'instar des supernovae. Les pulsars pourraient également produire des électrons et des positrons de haute énergie. Ensuite, le transport des particules au sein des turbulences magnétiques est encore mal modélisé. Des études numériques de magnéto-hydrodynamique indiquent cependant que les rayons cosmiques diffusent sur les inhomogénéïtés magnétiques que sont les ondes d'Alven ou les ondes magnéto-soniques. Finalement, les rayons cosmiques constituent une sonde complémentaire aux photons ou aux neutrinos permettant d'étudier des sources astrophysiques ou « exotiques ». Parmi celles-ci, la communauté s'intéresse attentivement à la matière noire qui, si elle était bien constituée de particules neutres s'annihilant entre elles comme on le pressent, produirait des rayons cosmiques d'antimatière – antiprotons, positrons et même antideutons. La thèse se déroulera en quatre étapes : 1-Analyse du rapport B/C pour la détermination des paramètres de propagation. 2-Utilisation de ces paramètres pour le calcul du bruit de fond astrophysique utilisé dans la recherche de matière noire. 3-Interprétation des résultats sur le flux d'antiprotons. 4-Utilisation des données des collisionneurs pour la détermination des sections efficaces inélastiques et la contrainte des modèles de matière noire.

  • Titre traduit

    Refined predictions for cosmic ray astrophysics


  • Résumé

    Galactic cosmic ray is made of charged nuclei which propagate in the galactic magnetic field. Their study is one of the most dynamic field in astroparticle physics and is very interesting in many ways. First the processes responsible for their acceleration are still badly known. We believe that the interstellar elements undergo supernovae shock waves, giving birth to cosmic rays. Pulsars are also believe to produce positron and electrons at high energies. Then the transport of particle through turbulent magnetic field is poorly modeled. Numerical magneto hydrodynamic studies indicate that cosmic rays diffuse on magnetic inhomogeneities such as Alvenic waves. Finally cosmic rays are a complementary probe to photons or neutrinos, to study astrophysical sources and exotic sources such as dark matter. This latter can be made of neutral particles whose annihilation or decay may produce anti-matter cosmic rayslike positron, antiproton or antideutons. The thesis will follow several steps: 1-Analysis of the boron to carbon ratio to determine the propagation parameters. 2-Calculation of the astrophysical background for the dark matter searches thanks to these new parameters. 3-Interpretation of anti-proton flux. 4-Determine dark matter cross section constraints from collider data.