Les mystérieux rayons cosmiques
LES savants ont une crainte respectueuse des rayons cosmiques. Ces rayons sont formés des particules les plus puissantes que l’homme connaisse, car elles renferment des millions de fois plus d’énergie que les particules produites par les plus grands accélérateurs d’atomes fabriqués par l’homme.
Connus sous le nom de “rayons primaires”, ces rayons cosmiques bombardent l’atmosphère terrestre jour et nuit. Ils entrent en collision avec les atomes qui composent les divers éléments de l’atmosphère, et cette collision produit des “gerbes” de rayons “secondaires”. Ce sont ces rayons secondaires qui se propagent à de grandes vitesses vers la surface de la terre.
Les rayons cosmiques secondaires sont capables de pénétrer tous les éléments, y compris le plomb, et traversent même le roc sur plusieurs kilomètres de profondeur. Pendant que vous lisez ces mots, des rayons cosmiques secondaires sont en train de traverser votre corps à la cadence d’une dizaine par minute.
Que sont au juste ces mystérieux rayons primaires ? D’où viennent-ils ? Pourquoi sont-ils aussi puissants ? Quel est leur effet sur l’homme ?
La nature des rayons cosmiques
Depuis plus d’un demi-siècle, les savants essaient d’élucider le mystère des rayons cosmiques. En 1912, Victor Hess, physicien autrichien, survola l’Europe dans un ballon à des altitudes allant jusqu’à 4 900 mètres. Ce savant cherchait à connaître l’origine de rayons mystérieux que l’on avait décelés lors de certaines expériences en laboratoire. Se fondant sur les mesures qu’il effectua pendant son vol, le Dr Hess déclara :
“Je ne puis expliquer les résultats de mes observations qu’en supposant que des rayons possédant une grande puissance de pénétration et provenant de l’espace entrent dans l’atmosphère terrestre.”
En 1925, Robert Millikan, célèbre physicien américain, donna à ces rayons l’épithète de “cosmiques” parce qu’ils avaient leur origine dans le “cosmos” ou univers. Depuis lors, les hommes de science sont parvenus à déterminer dans une grande mesure la nature de ces rayons.
Ils ont découvert que la plupart des rayons primaires sont constitués par des noyaux d’atomes, donc des atomes dépouillés de leurs électrons. La grande majorité sont des atomes d’hydrogène, l’élément le plus léger que l’homme connaisse. Son noyau ne contient qu’un seul proton. Par conséquent, à peu près 90 pour cent des rayons cosmiques primaires consistent en protons d’hydrogène.
Environ 9 pour cent des rayons cosmiques primaires sont formés de noyaux d’hélium, élément qui vient après l’hydrogène en ce qui concerne le poids. Le reste, 1 pour cent, est formé de noyaux d’atomes plus lourds. Plus les noyaux sont lourds, plus rarement ils se rencontrent dans les rayons cosmiques.
Cependant, une grande partie de l’espace contient d’immenses nuages d’hydrogène faits de noyaux d’atomes de ce gaz. Toutes ces particules sont-elles donc des rayons cosmiques ?
Pas du tout, car pour être considérées comme des rayons cosmiques primaires, les particules doivent être accélérées au point d’atteindre une vitesse et une énergie très élevées. Or, les nuages d’hydrogène dans l’univers ne remplissent pas cette condition. Nous pouvons comparer les particules d’hydrogène à une barre de fer sur le sol. Elle possède une énergie potentielle, mais elle doit être mise en mouvement pour que cette énergie devienne effective. Si l’on prend la barre en main et qu’on en frappe un objet, elle brisera probablement celui-ci. Il en va de même des noyaux d’hydrogène dans les nuages de ce gaz. Ils ont la possibilité de devenir des rayons cosmiques, mais pour cela ils doivent subir une accélération considérable, afin d’atteindre une vitesse approchant celle de la lumière, 300 000 kilomètres à la seconde.
Quelle énergie minimale les particules doivent-elles atteindre pour être considérées comme des rayons cosmiques ? Écrivant à ce sujet dans Scientific American (numéro de février 1969), V. G. Ginzburg, professeur à l’Institut de physique et de technique de Moscou, déclara :
“Bien qu’il n’existe aucun accord universel au sujet de l’énergie cinétique minimale que doit posséder une particule pour mériter l’appellation de rayon cosmique, je fixerai arbitrairement ce minimum à 100 millions d’électrons-volts.”
On estime que le rayon cosmique moyen possède une énergie d’environ dix milliards d’électrons-volts. Certains atteignent même un trillion d’électrons-volts, et on en a enregistré quelques-uns de vingt à quarante fois plus puissants. On imagine la puissance que représente pareil chiffre quand on pense qu’un appareil ménager fonctionne grâce à un courant de 220 volts.
D’où viennent les rayons cosmiques ?
L’origine des rayons cosmiques primaires est toujours un sujet de controverse.
D’aucuns pensaient qu’ils venaient du soleil, tandis que d’autres affirmaient qu’ils avaient leur origine dans des explosions de supernovæ. D’autres encore disaient que certains de ces rayons prenaient naissance dans d’autres galaxies. On a également suggéré que le rayonnement cosmique fut provoqué par l’explosion de la boule de feu primitive qui donna naissance à l’univers.
Au début des années 40, on découvrit que le soleil produit des rayons cosmiques relativement “faibles” lors des éruptions solaires, lesquelles proviennent des taches solaires que l’on peut comparer à des “orages” magnétiques et électriques à la surface du soleil. Lors de ces éruptions, d’immenses quantités de particules, en grande partie des noyaux d’atomes d’hydrogène, sont projetées dans l’espace. Certaines de ces particules sont accélérées au point de devenir des rayons cosmiques primaires.
Cependant, cette découverte ne résolut pas l’énigme de l’origine des rayons cosmiques. En effet, même en l’absence d’éruptions solaires, il y a toujours des rayons cosmiques.
Les physiciens sont finalement arrivés aux conclusions suivantes : 1) Les éruptions solaires ne sont pas assez fréquentes pour être à l’origine d’un bombardement aussi continu de rayons cosmiques ; 2) de nombreuses éruptions solaires produisent des rayons cosmiques d’une énergie bien plus faible que la normale ; 3) la composition chimique des rayons cosmiques solaires diffère de celle des autres rayons cosmiques, car l’hélium est absent de ceux-là, tandis qu’il constitue environ 9 pour cent des éléments de ceux-ci ; 4) des rayons cosmiques de très haute énergie venant de toutes les directions et non seulement de celle du soleil, frappent l’atmosphère terrestre.
On a donc conclu que le soleil est à l’origine d’une petite partie seulement des rayons cosmiques qui bombardent l’atmosphère terrestre. D’où viennent alors les autres rayons, plus puissants ? On ne le sait pas au juste, mais beaucoup de physiciens pensent qu’ils prennent naissance à l’intérieur de notre galaxie, la Voie lactée. Certains sont d’avis qu’ils ont pour source les supernovæ (des étoiles ayant explosé) qui projettent les noyaux des atomes de divers éléments, principalement de l’hydrogène, très loin dans l’espace.
Toutefois, d’autres physiciens pensent que les noyaux les plus lourds de certains rayons cosmiques sont si puissants qu’ils se sont peut-être échappés d’autres galaxies et sont entrés dans la nôtre. Leur source se situerait donc à l’extérieur de la Voie lactée. Enfin, comme nous l’avons déjà dit, selon d’autres encore, notre galaxie est saturée de rayons cosmiques provenant de l’explosion de la boule de feu primitive qui aurait donné naissance à l’univers.
Quelle que soit leur origine, ces particules se déplacent en ligne droite, pense-t-on, à travers l’espace interstellaire jusqu’à ce qu’elles soient déviées par des champs magnétiques, comme ceux des nuages de gaz. En traversant notre galaxie, il leur arrive d’être déviées plusieurs fois, de sorte qu’elles finissent par suivre une direction tout à fait différente (et à une vitesse différente) de celle qu’elles suivaient à l’origine. C’est pour cette raison, dit-on, que la terre est bombardée par des rayons cosmiques venant de toutes les directions.
Pourquoi sont-ils si puissants ?
Une chose est certaine : les rayons cosmiques qui ont leur origine à l’extérieur de notre système solaire sont extrêmement puissants. Ils frappent l’atmosphère terrestre avec une force incroyable. D’où vient cette puissance extraordinaire ?
Certains physiciens pensent qu’ils acquièrent leur énergie lorsqu’ils sont projetés dans l’espace sous forme de particules, par l’explosion des supernovæ. Cependant, d’autres sont d’avis que les rayons cosmiques atteignent la grande vitesse et la haute énergie dont ils sont dotés, d’une tout autre manière.
Comme nous l’avons déjà dit, d’immenses nuages de gaz magnétique et de vastes champs magnétiques sont disséminés à travers l’espace interstellaire. Il arrive que certaines des particules entrent dans ces champs magnétiques et nuages de gaz (ou passent tout près d’eux) exactement sous l’angle qu’il faut. À condition de poursuivre la même direction pendant assez longtemps, elles subissent une accélération. Durant leur voyage à travers la galaxie, elles rencontrent d’autres champs magnétiques qui les accélèrent davantage.
Une comparaison nous aidera à mieux comprendre ce phénomène. Lorsque quelqu’un donne un coup de pied à un ballon, celui-ci commence à rouler lentement. Il passe devant une autre personne qui lui donne également un coup de pied, lequel accélère son mouvement, et ainsi de suite jusqu’à ce qu’il atteigne sa vitesse maximale. De la même façon, à mesure que les noyaux d’atomes traversent l’espace, certains d’entre eux sont accélérés par les divers champs magnétiques qu’ils rencontrent jusqu’à ce que leur vitesse approche celle de la lumière. Ils renferment alors une énergie énorme et sont devenus des rayons cosmiques. Du moins c’est là l’hypothèse qu’émettent beaucoup de physiciens.
Les rayons cosmiques secondaires
Comme nous l’avons déjà dit, les rayons cosmiques provenant de l’extérieur du système solaire et ceux qui viennent du soleil sont appelés rayons cosmiques primaires. Aucun de ceux-ci ne frappe la terre directement. Beaucoup de ceux qui, à l’origine, se dirigeaient vers notre planète, ne l’atteignent jamais, car ils sont déviés par le champ magnétique terrestre.
Les rayons primaires non déviés, qui se déplacent à une vitesse approchant celle de la lumière, n’atteignent que la couche supérieure de l’atmosphère terrestre. Là, ils entrent en collision avec les atomes de l’air, ceux de l’oxygène et de l’azote notamment.
Cette collision déclenche une réaction en chaîne. Le rayon cosmique primaire, généralement un proton d’hydrogène, désintègre l’atome qu’il frappe. Cette désintégration donne naissance à une gerbe de particules atomiques, qui entrent en collision à leur tour avec d’autres atomes et particules. Un rayon cosmique primaire qui rencontre un noyau d’atome de l’air, peut produire ainsi une gerbe de plusieurs millions ou même milliards d’autres particules se déplaçant à toute vitesse. Ce sont les puissants rayons cosmiques secondaires.
Une de ces réactions en chaîne enregistrée à l’Institut de technologie du Massachusetts, produisit environ dix milliards de particules secondaires. Le rayon primaire qui déclencha la réaction possédait, dit-on, une énergie de vingt à quarante trillions d’électrons-volts, une puissance inconcevable. Il s’agissait, à l’époque, de plus de 500 millions de fois l’énergie produite par le plus puissant accélérateur de particules du monde. Selon un physicien, la gerbe de rayons cosmiques secondaires jaillit en dix millionièmes de seconde.
Les rayons cosmiques qui bombardent constamment la terre sont donc composés de ces particules secondaires produites par les rayons cosmiques primaires. Ce sont ces rayons secondaires qui pénètrent le roc sur une distance de plusieurs kilomètres. Même le plomb, élément très dense qui est capable d’arrêter la plupart des radiations, ne peut arrêter les rayons cosmiques secondaires.
Et pourtant, un petit pourcentage seulement de tous les rayons qui se propagent vers la terre atteint celle-ci, car même une grande partie des rayons secondaires est absorbée par les couches inférieures de l’atmosphère.
Quel est l’effet de ces rayons sur l’homme ?
Néanmoins, chaque minute de chaque heure du jour et de la nuit, une averse continue de rayons cosmiques secondaires traverse notre corps et tout autre objet sur notre planète. Quel effet ces rayons ont-ils sur l’homme ?
Les savants ne nous donnent aucune réponse précise à cette question. Cependant, ils pensent que ces radiations risquent d’avoir des conséquences génétiques. Non seulement un bombardement intense de ces rayons pourrait endommager les cellules vivantes, mais il pourrait même se révéler mortel. Rassurons-nous toutefois, car l’intensité des rayons cosmiques qui atteignent la terre actuellement n’est pas meurtrière.
On ignore au juste quel a été l’effet à longue échéance des rayons cosmiques sur l’homme, mais il est intéressant de noter que depuis le déluge des jours de Noé, qui eut lieu en l’an 2370 avant notre ère, la durée de la vie humaine a diminué considérablement. Avant le déluge, certains hommes ont vécu plus de 900 ans (Gen. 5:5, 8, 11, 14, 20, 27). Cependant, environ 800 ans après le déluge, la durée moyenne de la vie n’était plus que de soixante-dix ans, comme de nos jours. — Ps. 90:10.
Quel rapport y a-t-il entre ce fait et les rayons cosmiques ? Puisque les rayons primaires sont arrêtés par l’atmosphère terrestre, relativement peu dense, de sorte qu’ils n’atteignent pas la terre, il se peut qu’ils aient été arrêtés plus complètement encore avant le déluge. En effet, selon la Bible, il existait, très haut au-dessus de notre planète, une voûte d’eau, laquelle provoqua le déluge (Gen. 7:11, 12 ; 8:2). Sans doute cette voûte d’eau antédiluvienne formait-elle un écran bien plus efficace même que l’atmosphère. Il est donc possible que la brusque diminution de la durée de la vie humaine après le déluge soit due, en partie, à l’intensité accrue des rayons cosmiques bombardant notre atmosphère.
Une exposition prolongée aux rayons cosmiques endommage les tissus vivants, c’est pourquoi on s’inquiète de leur effet sur les astronautes qui quittent la protection de l’atmosphère terrestre. Ces hommes sont directement exposés non seulement aux rayons cosmiques secondaires, mais encore aux puissants rayons primaires. Un vol d’une durée de quelques jours seulement n’aura peut-être pas d’effets nocifs perceptibles, mais il n’en irait pas de même d’un vol de plusieurs semaines. Les puissants rayons cosmiques primaires frapperaient les atomes du véhicule spatial et donneraient naissance à des rayons secondaires qui atteindraient les astronautes sans difficulté.
De plus, un des grands dangers des voyages interplanétaires vient des rayons cosmiques qui ont leur origine dans les éruptions solaires. Or, ces éruptions sont imprévisibles. Par conséquent, si les astronautes se trouvaient à l’extérieur de l’atmosphère et du champ magnétique de la terre quand une de ces gigantesques éruptions se produit, ils pourraient subir pendant plusieurs jours le bombardement de ces puissants rayons cosmiques.
Une possibilité effrayante
Le champ magnétique terrestre fait dévier une grande partie des rayons cosmiques primaires, de sorte qu’ils n’atteignent même pas l’atmosphère de la terre. C’est pourquoi les physiciens s’inquiètent des conséquences pour la vie terrestre si ce champ magnétique venait à disparaître.
Y a-t-il danger de pareille éventualité ? Oui, car les physiciens reconnaissent généralement que le champ magnétique terrestre s’est inversé maintes fois, et que lorsque ce phénomène se produit il y a affaiblissement de ce champ. On dit qu’il lui est même arrivé de disparaître complètement. Beaucoup de physiciens pensent qu’une inversion du champ magnétique terrestre est en cours actuellement.
Qu’arriverait-il si ce champ magnétique s’affaiblissait considérablement ou s’il disparaissait pendant un court laps de temps ? Les rayons cosmiques primaires qu’il fait dévier frapperaient directement l’atmosphère terrestre. L’intensité de la radiation cosmique atteignant la terre serait alors fortement accrue.
Plus cette radiation est intense, plus ses effets sont nuisibles. Si elle était très forte, le système nerveux central et les yeux en seraient d’abord affectés. Les premiers symptômes seraient un état de surexcitation donnant lieu finalement à des crises du genre épileptique, ainsi qu’à des périodes de stupeur et d’incohérence. La mort surviendrait en quelques jours.
Une radiation moins intense mais néanmoins mortelle provoquerait des symptômes variés : perte d’appétit, nausées et vomissements suivis de prostration et de diarrhées aqueuses et sanglantes, puis d’une forte fièvre. Les tissus qui fabriquent les globules sanguins ne feraient plus leur travail et en quelques jours le taux de globules blancs baisserait considérablement, privant ainsi l’organisme de ses moyens de défense contre l’infection. Il se produirait alors une inflammation des muqueuses intestinales et des autres muqueuses de l’organisme. Le sang perdrait sa faculté de coagulation et il en résulterait des hémorragies externes et internes. Les cheveux tomberaient ; le malade aurait des accès de délire ou sombrerait dans le coma. Il finirait par succomber.
Si un affaiblissement du champ magnétique terrestre avait lieu, il serait impossible de trouver un abri contre les bombardements intenses des rayons cosmiques. Des abris souterrains ne seraient d’aucune utilité, car les rayons pénétreraient dans le sol sur une distance de plusieurs kilomètres.
Selon la Bible, Jéhovah Dieu, le Créateur, va bientôt mettre fin au présent ordre de choses inique. S’il décide de se servir entre autres de rayons cosmiques pour effectuer cette destruction, lui seul sera capable de protéger ceux qu’il aura choisi de sauver. Cela ne présentera pour lui aucune difficulté car, tandis que les rayons cosmiques constituent toujours un mystère pour l’homme, ils ne le sont nullement pour leur Créateur, qui est en mesure de les contrôler de manière à ce qu’ils accomplissent ses desseins. — És. 26:20 ; Soph. 2:3 ; Zach. 14:12.