Ecole de Physique des Astroparticules
10 -15 septembre 2007
OHP, Saint Michel l'Observatoire

La Physique des Astroparticules

L'accélération des particules cosmiques

Guy Pelletier
Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG)
Université Grenoble & Institut Universitaire de France

COURS 1 : Les processus d'accélération de Fermi
  1. Le principe de l'accélération. Processus 1er et 2ème ordre en régime non-relativiste.
  2. Le transport des rayons cosmiques dans un champ magnétique irrégulier.
  3. L'accélération de Fermi dans un choc non-relativiste.
  4. Effet de l'obliquité, régimes subluminique et régime superluminique.
  5. L'excitation de la turbulence en amont du choc.
  6. Pourquoi le processus de Fermi est-il privilégié ?
COURS 2 : L'accélération de Fermi en régime relativiste
  1. L'accélération de Fermi par des irrégularités magnétiques en mouvement relativiste.
  2. Exemple d'application à la phase prompte des Gamma  Ray Bursts.
  3. L'accélération de Fermi dans un choc relativiste.
  4. Les difficultés et la nécessité d'une turbulence amont intense à petite échelle.
  5. L'excitation de la turbulence en amont, régime  subluminique et régime superluminique.
  6. Le choc terminal des Vents de Pulsars, des GRBs etc.
RESUME
Les sources de rayonnement non thermique (AGN, microquasars, Sursauts Gamma, Restes de SuperNovae, Nébuleuses de Pulsar etc.) révèlent l'existence de plasmas maintenus hors équilibre thermodynamique local, dont les fonctions de distribution à haute énergie sont des lois de puissance aux indices spectraux comparables et comparable aux indices spectraux du flux de rayons cosmiques mesurés dans l'environnement terrestre. Dans la plupart des cas, ces fonctions de distribution sont très probablement formées dans des chocs forts non-relativistes ou relativistes produits dans les plasmas turbulents éjectés par le moteur central de ces objets. Les principaux mécanismes d'accélération seront passés en revue brièvement, et les processus de Fermi seront présentés plus en détail en raison de leur prédominance à haute énergie.

Les derniers développements de la théorie du processus de Fermi en régime relativiste seront présentés. Leur pertinence pour rendre compte de l'exisitence des Rayons Cosmiques de Ultra Haute Energie sera discutée. Un aspect important de ces études, qui s'est redéveloppé récemment, est l'excitation de la turbulence en amont des chocs non-relativistes ou relativistes, turbulence nécessaire au processus de Fermi. Ces développements seront également présentés, ainsi que leurs conséquences astrophysiques.
BIBLIOGRAPHIE
  • Physics and Astrophysics of Ultra High Energy Cosmic Rays, Springer, 2000, Ed Martin Lemoine & Gunther Sigl
  • Ecole de Goutelas 2003. Physique des Rayons Cosmiques. Ed Etienne Parizot, Alexandre Marcowith.


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