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Les orages supercellulaires sont connus pour leurs tornades dévastatrices, mais la façon exacte dont les tornades se forment est mal comprise. Une nouvelle étude suggère que les scientifiques pourraient glaner des indices avec un peu d’aide du cosmos.
Les muons, des particules subatomiques qui ressemblent à des versions lourdes d’électrons, pourraient révéler la pression atmosphérique dans un orage et la tornade qui en résulte, rapportent des chercheurs dans un article accepté dans Physical Review D. Les particules sont produites par les rayons cosmiques, qui sont un assortiment de particules de haute énergie provenant de l’espace, y compris des protons. Lorsque les rayons cosmiques pénètrent dans l’atmosphère, ils produisent des muons qui pleuvent sur Terre, y compris par le biais de tornades.
Des simulations informatiques d’orages supercellulaires suggèrent qu’une région de basse pression au sein d’une tempête contribue à la formation de tornades. Mais les scientifiques ont naturellement eu du mal à prendre des mesures à l’intérieur des tempêtes destructrices. Les muons pourraient sonder la pression à distance, résolvant ainsi ce problème.
« Vous pourriez en fait utiliser cette technique pour effectuer des mesures de pression à distance », explique le physicien William Luszczak de l’Université d’État de l’Ohio. « Ainsi, au lieu d’avoir à placer un capteur de pression à l’intérieur d’une tornade, vous pourriez mesurer la pression à cinq kilomètres de distance. »
Les muons sont sensibles à la densité de l’air qu’ils traversent. Une pression atmosphérique plus faible, qui correspond à une densité plus faible, signifie que plus de muons se rendent jusqu’au sol. Cet excès de muons a pu être identifié grâce à un détecteur au sol.
Sur la base de simulations informatiques de tornades et de rayons cosmiques, les chercheurs proposent d’utiliser un grand détecteur réparti sur une zone de 1 000 mètres carrés. Cela peut sembler beaucoup, mais les physiciens des rayons cosmiques sont habitués à construire d’énormes détecteurs. L’expérience GRAPES-3 à Ooty, en Inde, qui détecte des muons sur une zone de 25 000 mètres carrés, a précédemment utilisé les particules pour révéler d’énormes tensions dans un orage.
Cette approche à grande échelle signifierait attendre et espérer qu’une tempête passe suffisamment près pour être observée. Alternativement, un détecteur portable plus petit, d’environ 100 mètres carrés, pourrait être transporté à l’endroit où les conditions météorologiques violentes prévues sont prévues.
Les muons ont déjà été utilisés pour étudier les cyclones. Mais, selon le physicien Hiroyuki Tanaka de l’Université de Tokyo, « les supercellules sont beaucoup plus petites que les cyclones... Pour cette raison, nous avons besoin d’une zone de détection beaucoup plus grande. Il se demande si les détecteurs nécessaires pourraient vraiment être rendus portables et si la mesure sera réussie dans un cadre réaliste.
