Numéro
J. Phys. Colloques
Volume 30, Numéro C3, Novembre 1969
COLLOQUE DE " PHYSIQUE FONDAMENTALE ET ASTROPHYSIQUE "
Page(s) C3-111 - C3-118
DOI http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1969318
COLLOQUE DE " PHYSIQUE FONDAMENTALE ET ASTROPHYSIQUE "

J. Phys. Colloques 30 (1969) C3-111-C3-118

DOI: 10.1051/jphyscol:1969318

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES ET RAYONNEMENT COSMIQUE

M. LE BELLAC

Physique Théorique, Nice


Résumé
La connaissance expérimentale et théorique des propriétés des particules fondamentales a permis récemment des applications intéressantes dans le domaine du rayonnement cosmique. Un premier exemple est l'influence de la résonance π-nucléon à 1 238 MeV/c2 (résonance Δ sur la coupure du spectre des rayons cosmiques à ~ 1020 eV. L'existence de cette résonance fait monter brutalement la section efficace de photoproduction de mésons-π, ce qui entraîne un ralentissement rapide des protons du rayonnement cosmique par collision avec les photons du rayonnement thermique à 3 °K. De même cette résonance influence fortement la production de rayons γ d'énergie 1 GeV dans les collisions interstellaires et intergalactiques. Aux énergies les plus élevées atteintes par les accélérateurs actuels, il semble que seules les résonances d'isospin 1/2 soient produites avec une section efficace non rapidement décroissante dans les réactions à "quasi 2 corps" ; le mécanisme de la dissociation diffractive ou de l'échange du pôle de Pomeranchuk (dans la théorie des pôles de Regge) permet d'expliquer ce résultat, et montre qu'il doit rester valable à des énergies plus élevées. Stecker s'est servi de ce résultat pour estimer la production de rayons γ d'énergie supérieure à 104 GeV dans les collisions p-p. Une autre application est le modèle d'Adair de propagation des rayons cosmiques dans l'atmosphère : Adair suppose que dans une collision p-p il se produit deux " boules de feu " ayant les nombres quantiques internes du proton, et que leur production est décrite par échange du pôle de Pomeranchuk.


Abstract
The experimental and theoretical knowledge of the properties of fundamental particles has allowed recently interesting applications in the domain of cosmic-ray physics. A first example is the cut-off of the cosmic-ray spectrum above 1020-1021 eV due to the 1 238 MeV π-nucleon resonance (Δ-resonance). Because of this resonance, the cross-section for π-meson photoproduction (γp→π0 p, π+n) rises very rapidly above threshold ; very energetic protons are then slowed down by collisions with the photons of the universal blackbody radiation at 3 °K. The Δ-resonance has also a very important influence on the production of γ-rays of energy 1 GeV in cosmic-ray collisions with particles of the interstellar or intergalactic gas. At the highest energies which are at present available with accelerators, it seems that only resonances with isospin 1/2 are produced with a non rapidly decreasing cross-section in quasi - 2 body reactions : the mechanism of diffraction dissociation, or exchange of the Pomeranchuk pole (in the Regge-pole theory) is able to explain this result, and shows that it must remain true at higher energies. Stecker has used this result to estimate the production of γ-rays with energies [MATH] 104 GeV in p-p collisions. Another applications is the model proposed by Adair for the propagation of cosmic-rays in the atmosphere : Adair assumes that in p-p collisions, two fire balls are produced, having the proton internal quantum numbers, and that this production is controlled by the exchange of the Pomeranchuk pole.