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16 Chapitre 1. Contexte scientifique et expériences
la Fig. 1.8, les spectres présupposent une distribution de sources particulière (uniforme,
FRII, SFR) ainsi qu’un spectre d’accélération à la source, d’indice spectral s. Nous consta-
tel-00814988, version 1 - 18 Apr 2013
Figure 1.8 – Fit du spectre mesuré (points rouges et points noirs) par le modèle du "dip" (100%
proton) et le modèle basé sur les noyaux. La figure est extraite de [16].
tons que la description du spectre mesuré est satisfaisante pour les deux modèles. Afin
de les discriminer, une connaissance accrue de la composition des rayons cosmiques
mesurés est indispensable.
Enfin, l’étude de la distribution sur le ciel de leurs directions d’arrivée fera éventuellement
apparaître des anisotropies à différentes échelles angulaires qui nous permettront
de localiser les sources et de progresser dans la compréhension de ces rayons
cosmiques.
L’une des principales questions à laquelle nous souhaitions répondre au début des
années 2000 concernait l’existence des rayons cosmiques au-delà de la coupure GZK. À
cette époque, quelques expériences (dont AGASA, Fly’s Eye) semblaient avoir détecté
des rayons cosmiques avec une énergie supérieure à 100 EeV, notamment AGASA qui
en détectait une quantité étonnamment importante étant donnée sa taille (100 km 2 ).
Cependant, après avoir annoncé un total de onze événements d’énergie reconstruite supérieure
à 100 EeV, AGASA n’en déclarait plus que 5 en juin 2006 suite à une nouvelle
estimation de l’énergie. AGASA prétendait également avoir observé des accumulations
d’événements (ayant une même direction d’arrivée, pouvant indiquer une source) — il
s’agit ici de doublets ou de triplets — incompatibles avec le hasard. Des études, très
controversées, associaient ces multiplets avec des BL Lacs [17]. De son côté, l’expérience
HiRes (successeur de Fly’s Eye) présente un spectre en énergie compatible avec la coupure
GZK et ne trouve aucune corrélation avec les BL Lacs. AGASA et HiRes étaient
donc en désaccord sur ces deux points cruciaux. La situation était des plus confuses
dans les années 2000. À quel facteur sont dues ces contradictions ? Protocoles et/ou
méthodes expérimentales mal maîtrisées ou erreurs dans les analyses ? Dans le but de
lever l’ambiguïté qui pourrait provenir de choix expérimentaux différents, l’observatoire
Pierre Auger est le premier détecteur hybride au monde à avoir un détecteur de surface
(SD) sensible aux particules secondaires de la gerbe touchant le sol et un détecteur de
fluorescence (FD). Ainsi, les mêmes événements sont détectés au même endroit et au