Depuis plus de trois décennies, la particule « Oh-My-God » intrigue les scientifiques. Découverte en 1991, elle possédait une énergie comparable à une balle de baseball, après avoir traversé des milliards d’années-lumière. Aujourd’hui encore, sa provenance demeure inconnue.
Savez-vous qu’une particule subatomique découverte en 1991, baptisée « Oh-My-God », continue de défier les chercheurs ? Elle a parcouru des milliards d’années-lumière avant de frapper l’atmosphère terrestre avec une énergie équivalente à celle d’une balle de baseball en mouvement. Le plus étonnant : personne n’a jamais su d’où elle venait.
Une découverte qui semblait impossible
Le 15 octobre 1991, le détecteur Fly’s Eye, situé dans l’Utah (États-Unis), a enregistré l’un des événements les plus extraordinaires de l’histoire de la physique des particules : l’arrivée d’un rayon cosmique d’énergie extrême.
Il a rapidement gagné le surnom de « particule Oh-My-God » (« Mon Dieu »), car les scientifiques peinaient à croire les valeurs qu’ils venaient de mesurer.
On pense qu’il s’agissait d’un unique proton (ou peut-être d’un autre noyau atomique) ayant pénétré l’atmosphère terrestre pratiquement à la vitesse de la lumière.
L’énergie d’une balle de baseball… concentrée dans un proton
Bien qu’un proton ait une masse quasi négligeable, cette particule transportait environ 320 exaélectron-volts (EeV) d’énergie.
Qu’est-ce qu’un exaélectron-volt (EeV) ?
Un exaélectron-volt (EeV) est une unité utilisée par les physiciens pour mesurer l’énergie des particules subatomiques. Un EeV correspond à un milliard de milliards d’électron-volts, soit 1018 eV. Bien qu’un électron-volt soit une quantité d’énergie extrêmement petite, lorsque l’on parle de centaines d’EeV, on atteint des valeurs gigantesques. La fameuse « Oh-My-God particle », par exemple, a été détectée avec environ 320 EeV, une énergie si élevée que, bien que concentrée dans un seul proton, elle équivaut approximativement à l’énergie cinétique d’une balle de baseball lancée par un joueur professionnel.
Pour saisir l’ampleur de ce nombre, une comparaison frappante suffit :
- elle possédait à peu près la même énergie cinétique qu’une balle de baseball lancée par un joueur professionnel ;
- mais toute cette énergie était concentrée dans une unique particule subatomique.
C’est un niveau d’énergie des millions de fois supérieur à celui atteint par le Large Hadron Collider (LHC), le plus grand accélérateur de particules jamais construit.
Presque à la vitesse de la lumière
Les calculs montrent que cette particule voyageait à environ :
99,99999999999999999999951 % de la vitesse de la lumière.
À cette vitesse extrême, un phénomène prédit par la relativité restreinte d’Einstein se produit : le temps s’arrête pratiquement pour la particule elle-même.
En pratique, alors que pour un observateur sur Terre, elle pourrait avoir voyagé pendant des centaines de milliers d’années, pour la particule, ce voyage s’est déroulé en un intervalle extrêmement court.
Une curiosité souvent utilisée par les physiciens illustre bien cette différence : si un photon voyageait côte à côte avec la particule, il lui faudrait environ 245 000 ans pour prendre seulement 1 centimètre d’avance.
Venue de très loin… mais d’où ?
Les estimations indiquent que la particule pourrait avoir parcouru environ 1,5 milliard d’années-lumière avant de nous parvenir.
Le problème est que, lorsque les scientifiques ont examiné attentivement la direction d’où elle semblait provenir, ils n’ont trouvé… pratiquement rien.
Il n’existe :
- ni trou noir supermassif ;
- ni galaxie active ;
- ni sursaut gamma ;
- ni objet suffisamment énergétique pour expliquer l’origine d’un rayon cosmique aussi extrême.
C’est précisément ce fait qui continue de faire de ce phénomène l’un des plus grands mystères de l’astrophysique moderne.
Comment une particule peut-elle atteindre une telle énergie ?
Honnêtement, on ne le sait pas avec certitude, mais plusieurs hypothèses existent. Une possibilité est qu’elle ait été accélérée par les jets relativistes produits par des trous noirs supermassifs situés au centre de galaxies actives.
Une autre pointe vers des explosions extrêmement énergétiques, comme les sursauts gamma ou les collisions entre étoiles à neutrons.
Il existe aussi des théories plus exotiques qui impliquent des défauts topologiques de l’Univers primordial, de la matière noire ou d’autres phénomènes encore inconnus.
Aucune d’elles n’a réussi, à ce jour, à expliquer de manière convaincante l’origine de la « Oh-My-God particle« .
Ce n’était pas la seule
Depuis 1991, quelques dizaines de rayons cosmiques ultra-énergétiques similaires ont été détectés, grâce à des observatoires comme le Pierre Auger Observatory en Argentine et le Telescope Array aux États-Unis. Cependant, ces événements restent extrêmement rares.
Les chercheurs estiment qu’une particule d’énergie comparable frappe une zone équivalente à un kilomètre carré seulement une fois par siècle. C’est précisément cette rareté qui rend si difficile la découverte de leur véritable origine.
L’une des plus grandes énigmes de la physique moderne
Plus de 30 ans après sa découverte, la « Oh-My-God particle » n’a toujours pas d’explication définitive.
Chaque nouvel observatoire et chaque nouveau télescope aident à restreindre les hypothèses, mais l’origine de ce « messager » venu des profondeurs de l’Univers reste inconnue.
C’est un rappel que, malgré toutes les avancées scientifiques, il existe encore des phénomènes cosmiques capables de défier les lois que nous croyons comprendre et de révéler que l’Univers regorge de secrets à découvrir.