Des scientifiques du CERN, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire, ont lancé une nouvelle expérience afin de déterminer l'influence que pourraient exercer les rayons cosmiques galactiques sur les nuages et le climat de la Terre. C'est la première fois qu'un accélérateur de physique des hautes énergies est utilisé pour étudier l'atmosphère et le climat.
Les rayons cosmiques sont des particules chargées en hautes énergies provenant de l'espace, qui se déplacent à une vitesse proche de la lumière et entrent en collision avec d'autres particules dans l'atmosphère terrestre, produisant ainsi une cascade de collisions de particules secondaires et un éclair de lumière ultraviolet caractéristique.
L'hypothèse d'un lien entre les rayons cosmiques et le changement climatique a été émise récemment dans des recherches. En 1997, Henrik Svensmark et Eigil Friss-Christensen, membres de l'Institut danois de la recherche spatiale, ont postulé que des flux élevés de rayons cosmiques pourraient entraîner une formation supérieure de nuages et un climat plus froid, et inversement. Les scientifiques danois ont suggéré que les changements d'intensité du vent solaire - le courant de particules chargées qui circule à partir du soleil - pourraient donner lieu à des changements du flux de rayons cosmiques.
L'expérience CLOUD (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets) menée au CERN mettra pour la première fois à l'épreuve dans des conditions de laboratoire maîtrisées l'affirmation selon laquelle les rayons cosmiques influencent le climat. Les scientifiques enverront un faisceau de particules - les « rayons cosmiques » - du synchrotron à protons du CERN dans une chambre de réaction et une chambre à nuage perfectionnée.
Les chambres, équipées d'un grand nombre d'instruments extérieurs, sont conçues pour reconstituer et, ensuite, contrôler et analyser les conditions de température et de pression présentes n'importe où dans l'atmosphère. Elles seront notamment concentrées sur l'observation de phénomènes tels que la nucléation et la croissance d'aérosols, la formation de gouttelettes de nuages, la production de vapeurs condensables, la création de noyaux glaçogènes et la dynamique des nuages stratosphériques.
L'expérience réunit une équipe interdisciplinaire de chercheurs provenant de 18 instituts et de 9 pays en Europe, aux États-Unis et en Russie, parmi lesquels des spécialistes de la physique de l'atmosphère, de la physique solaire, des rayons cosmiques et de la physique des particules. « L'expérience rassemble les plus éminents spécialistes des aérosols, des nuages et des échanges Soleil-Terre de toute l'Europe; les pays à la pointe de ce domaine sont l'Allemagne, l'Autriche, le Danemark, la Finlande, le Royaume-Uni et la Suisse
», explique Jasper Kirkby, membre du CERN et porte-parole de CLOUD.
« Le CERN constitue un environnement exceptionnel pour une telle expérience. Nous apportons non seulement nos accélérateurs, mais aussi des technologies spécialisées, nos techniques d'expérimentation et notre expérience de l'intégration de grands détecteurs complexes nécessaire pour mener à bien l'expérience
».
Un exemple dans le prototype actuel de CLOUD est le système d'alimentation en gaz, conçu par des ingénieurs du CERN, qui produit de l'air ultra-pur à partir de l'évaporation d'oxygène liquide et d'azote liquide. « C'est probablement l'air le plus propre qu'on puisse trouver sur la planète
», commente M. Kirkby.
Les premiers résultats du prototype de CLOUD sont attendus pour l'été 2007.