Zetta-particule

Les zetta-particules (ou rayons cosmiques d'ultra haute énergie) sont des particules dont l'énergie estimée est de l'ordre du ZeV (10²¹ eV, soit environ 100 J).

Les records actuels d'énergie pour une particule observée sont :

• par le Fly's Eye à l'Université de l'Utah, une zetta-particule de 3.5 x 10²⁰eV en octobre 1991. Probablement un proton ou un noyau atomique léger qui possédait une énergie équivalente à celle d'une balle de tennis frappée par un bon joueur.
• par l'AGASA, une douche de particules résultant d'une zetta-particule de 2 x 10²⁰eV le 3 décembre 1993. La source n'est pas identifiée mais devrait se situer à seulement quelques dizaines de méga-parsecs de distance de la Terre.

Ce sont les phénomènes les plus énergétiques connus dans la nature. Selon Scientific American de janvier 1999, AGASA a seulement détecté un total de 5 événements depuis 1991.

Une des raisons qui font la surprise de rencontrer des phénomènes aussi énergétiques (au-delà de la simple inconnue sur leur origine), est que les particules qui traversent l'espace intéragissent avec le fond de rayonnement fossile micro-onde (cosmic microwave background, en anglais) et perdent progressivement (mais rapidement) leur énergie jusqu'à tomber sensiblement en dessous de 5*10¹⁹eV ou 50 Eev, qui est connu comme la limite de Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK). Pour cette raison, les zetta-particules devraient soit être formées très près de la Terre (mais les scientifiques s'attendraient alors à un phénomène extrêmement facile à observer étant données les énergies à mettre en œuvre), soit rester insensibles à cette interaction (et cela ne laisse guère la place à des particules clairement identifiées ou connues aujourd'hui).

Toutefois, certains théoriciens pensent maintenant que le caractère exceptionnel des observations à ces très hautes énergies pourrait rester compatible avec la limite de Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK), ses caractéristiques statistiques et l'état actuel des connaissances en physique théorique.

En pratique, certaines observations de l'Akeno Giant Air Shower Array (AGASA) semblent indiquer une corrélation forte entre les événements les plus puissants et les galaxy clusters.

L'observatoire Pierre Auger permet d'observer un nombre nettement plus élevé de ces particules ainsi que d'estimer avec précision leur direction de provenance. Cette augmentation du nombre de détections devrait permettre de faire la lumière sur les phénomènes à l'origine de ces Zetta-particules.