Recherche de sources et d'anisotropies dans le rayonnement cosmique d'ultra-haute énergie au sein de la collaboration Pierre Auger

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Book Synopsis Recherche de sources et d'anisotropies dans le rayonnement cosmique d'ultra-haute énergie au sein de la collaboration Pierre Auger by : Benjamin Rouillé d'Orfeuil

Download or read book Recherche de sources et d'anisotropies dans le rayonnement cosmique d'ultra-haute énergie au sein de la collaboration Pierre Auger written by Benjamin Rouillé d'Orfeuil and published by . This book was released on 2007 with total page pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les rayons cosmiques ultra-énergétiques (RCUE) suscitent de nombreux efforts tant observationnels que théoriques. L'origine de ces particules d'énergie macroscopique -jusqu'à quelques dizaines de Joules - n'a toujours pas été clairement identifiée et fait l'objet de vives discussions. La recherche des sources des RCUE ou de structures associées à ces sources est l'un des objectifs principaux de l'Observatoire Pierre Auger (OPA). Nous utilisons les données de l'OPA, effectif depuis le 1er janvier 2004, pour découvrir des anisotropies aux petites et aux grandes échelles angulaires. Les algorithmes développés à cette fin reposent sur la connaissance précise de la couverture du ciel observé par le détecteur. Il s'agit de la distribution moyenne de particules attendue dans chaque direction du ciel dans l'hypothèse où le flux de RCUE est isotrope. La probabilité de détecter un rayon cosmique dans l'une des directions du ciel n'étant pas constante au cours du temps une étude approfondie des variations temporelles du flux d'événements enregistré par l'OPA est indispensable pour correctement estimer la carte de couverture. Nous verrons alors que le développement des cascades de particules que créent les RCUE lorsqu'ils pénètrent dans l'atmosphère se trouve être affecté par les conditions météorologiques. Toutes ces études constituent un important volet de cet ouvrage, lequel est complété par la mesure du spectre d'énergie des RCUE corrigé des effets atmosphériques. Nous faisons tout d'abord le point sur la phénoménologie des RCUE, passons en revue les résultats des expériences qui ont précédé l'OPA et présentons les techniques de détection des gerbes atmosphériques

Propagation et distribution sur le ciel des rayons cosmiques d'ultra haute énergie dans le cadre de l'observatoire Pierre Auger

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Book Synopsis Propagation et distribution sur le ciel des rayons cosmiques d'ultra haute énergie dans le cadre de l'observatoire Pierre Auger by : Eric Armengaud

Download or read book Propagation et distribution sur le ciel des rayons cosmiques d'ultra haute énergie dans le cadre de l'observatoire Pierre Auger written by Eric Armengaud and published by . This book was released on 2006 with total page 220 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'origine des rayons cosmiques d'ultra haute énergie reste une énigme de la physique contemporaine, que l'Observatoire Pierre Auger, détecteur hybride d'une taille inégalée, va tenter de résoudre. L'observation directe des sources de ces particules, ou de structures à grande échelle sur le ciel associées à ces sources, est un des premiers objectifs de cet observatoire. De telles observations permettront aussi de contraindre la propagation des rayons cosmiques, qui, entre leurs sources et la Terre, subissent d'une part des interactions sur des fonds de photons de basse énergie, et d'autre part des déflections dans des champs magnétiques astrophysiques. Cette thèse comprend deux volets, afin d'observer les sources des rayons cosmiques avec l'Observatoire Auger et de les modéliser. Nous commençons par décrire en détail l'Observatoire Pierre Auger, et nous intéressons ensuite à l'acceptance de son détecteur de surface afin de pouvoir construire des cartes de couverture précise du ciel, outil indispensable à l'étude des anisotropies. Nous présentons ensuite des méthodes de recherche d'anisotropies sur le ciel, et analysons les deux premières années de prise de données de l'Observatoire. Après une description des phénomènes susceptibles d'influencer la propagation et l'observation de sources de rayons cosmiques d'ultra-haute énergie, nous présentons des simulations numériques destinées à prédire des observables telles que le spectre, les anisotropies et la composition mesurables par Auger, en fonction de différents modèles astrophysiques. Nous montrons que les champ: magnétiques extragalactiques peuvent jouer un rôle crucial, surtout si les rayons cosmiques sont en partie des noyaux lourds. Enfin, nous montrons que la propagation de ces particules depuis une source proche génère des flux secondaires de rayons gamma qui pourront être détectés par des télescopes gamma au TeV.

Etude multi-messagers et phénoménologie des sources de rayons cosmiques d'ultra-haute énergie

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Book Synopsis Etude multi-messagers et phénoménologie des sources de rayons cosmiques d'ultra-haute énergie by : Guillaume Decerprit

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Etude Des Rayons Cosmiques D'ultra-haute Énergie Avec L'observatoire Pierre-Auger

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Book Synopsis Etude Des Rayons Cosmiques D'ultra-haute Énergie Avec L'observatoire Pierre-Auger by : Haris Lyberis

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Etude des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie avec l'Observatoire Pierre Auger

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Book Synopsis Etude des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie avec l'Observatoire Pierre Auger by : Quentin Luce

Download or read book Etude des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie avec l'Observatoire Pierre Auger written by Quentin Luce and published by . This book was released on 2018 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'origine et la composition des rayons cosmiques demeurent, presque un siècle après leur découverte, une question ouverte, certains résultats des expériences de détection des rayons cosmiques se contredisant même, aux énergies supérieures à 1018 eV. A ces énergies, le flux reçu sur Terre est si faible qu'une détection directe est impossible sur une échelle de temps raisonnable. La collaboration Pierre Auger a ainsi construit dans la Pampa argentine, un observatoire couvrant une surface de 3000 km2 afin de déterminer les énergies, les masses et les directions d'arrivée des rayons cosmiques. Les techniques de détection déployées font de l'Observatoire Pierre Auger une référence dans le domaine des Ultra-Hautes Énergies. Durant les trois années de mon doctorat, il m'a été donné l'opportunité d'étudier les méthodes de détection déployées par cette expérience et de m'intéresser spécialement à son détecteur de surface dont l'extraction du signal jusqu'à la reconstruction des directions d'arrivée et des énergies des rayons cosmiques sont présentées dans ce manuscrit avec les optimisations développées, permettant l'établissement du spectre des rayons cosmiques. L'étude de ce spectre, combinée à celle des observables de composition, obtenues par le détecteur de fluorescence, permet son interprétation en terme de masse afin de contraindre les modèles d'accélération et de propagation dans le milieu Galactique ou extragalactique.

Propriétés des rayons cosmiques d'ultra haute énergie détectés à l'observatoire Pierre Auger

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Book Synopsis Propriétés des rayons cosmiques d'ultra haute énergie détectés à l'observatoire Pierre Auger by : Estelle Cormier

Download or read book Propriétés des rayons cosmiques d'ultra haute énergie détectés à l'observatoire Pierre Auger written by Estelle Cormier and published by . This book was released on 2003 with total page 144 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'Observatoire Pierre Auger a été spécialement conçu pour acquérir une statistique importante de rayons cosmiques d'ultra haute énergie (supérieure à 10^19 eV) afin d'en comprendre l'origine. Il associe deux techniques de détection des gerbes atmosphériques, produit de l'interaction des rayons cosmiques avec l'atmosphère: des télescopes à fluorescence mesurent le profil longitudinal de la gerbe et un réseau de détecteurs au sol échantillonne le profil latéral. Après une présentation sur les rayons cosmiques, la détection des gerbes atmosphériques par l'Observatoire Pierre Auger est exposée. Le troisième chapitre est consacré à la description d'outils qui ont été réalisés dans le cadre de la mise en place de la base de données de l'expérience au Centre de Calcul de l'IN2P3 à Lyon. Nous abordons ensuite les analyses que nous avons pu mener grâce à la mise en place du réseau prototype sur le site sud de l'Observatoire. Dans un premier temps, les événements enregistrés ont permis d'étudier différentes constantes de calibration des détecteurs de surface. Nous nous sommes ensuite consacrés à la reconstruction des événements, 11 mois de prise de données ont été analysés. Enfin, une analyse Monte Carlo a été menée pour déterminer la nature de ces rayons cosmiques. Trois paramètres des gerbes atmosphériques, mesurables par le détecteur de surface et permettant de discriminer entre les différents types de particules primaires, ont été extraits et comparés avec les données du réseau prototype.

Etude de la nature des rayons cosmiques d' ultra haute énergie à partir des premières données de l' Observatoire Pierre Auger

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Book Synopsis Etude de la nature des rayons cosmiques d' ultra haute énergie à partir des premières données de l' Observatoire Pierre Auger by : Gilles Christian Georges Maurin

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Recherche de photons d'ultra haute énergie dans les données de l'observatoire Pierre AUGER

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Book Synopsis Recherche de photons d'ultra haute énergie dans les données de l'observatoire Pierre AUGER by : Cécile Roucelle

Download or read book Recherche de photons d'ultra haute énergie dans les données de l'observatoire Pierre AUGER written by Cécile Roucelle and published by . This book was released on 2006 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'une des voies explorées pour expliquer la présence de rayons cosmiques à des énergies extrêmes (≥102o eV) repose sur la désintégration de particules ultra massives reliques de l'Univers primordial ou de défauts topologiques. Ces modèles, dits top-down, prévoient qu'une fraction significative des rayons cosmiques les plus énergétiques soit constituée de photons. Les gerbes atmosphériques issues de photons UHE ont un développement particulier qui permet de les distinguer des gerbes d'origine hadronique avec le détecteur de surface de l'observatoire Pierre Auger. Les données qui y ont été accumulées depuis 2004 nous ont permis d'établir une limite supérieure très basse sur la fraction de photons présente parmi les RCUHE, apportant une nouvelle contrainte aux modèles top-down. Nous avons pour cela développé une reconstruction particulière pour les gerbes issues de photons puis, en comparant statistiquement les événements d'Auger avec un ensemble de simulations de gerbes photoniques nous avons cherché à isoler des candidats. Une signature liée à la conversion de photons UHE dans le champ géomagnétique, attendue sur les directions d'arrivée des rayons cosmiques d'énergie supérieures à 1019̇̇̇̇̄̇̇̇̇̇̇·5 eV, a par ailleurs été recherchée. Aucun effet n'a été mis en évidence. Enfin, les particules ultra massives des modèles top-down pourraient s'accumuler par interaction gravitationnelle en suivant le profil de la matière noire. Des directions d'arrivée privilégiées pour les événements dont le comportement s'éloigne de celui d'une gerbe hadronique ont donc également été recherchées sur le ciel de l'hémisphère sud. Aucune accumulation statistiquement significative n'a été observée.

Recherche des photons d'ultra haute énergie dans les données de l'observatoire Pierre AUGER

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Book Synopsis Recherche des photons d'ultra haute énergie dans les données de l'observatoire Pierre AUGER by : Cécile Annick Roucelle

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Étude du pouvoir de discrimination des primaires initiant les grandes gerbes atmosphériques avec des réseaux de détecteurs au sol

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Book Synopsis Étude du pouvoir de discrimination des primaires initiant les grandes gerbes atmosphériques avec des réseaux de détecteurs au sol by : Diane Martraire

Download or read book Étude du pouvoir de discrimination des primaires initiant les grandes gerbes atmosphériques avec des réseaux de détecteurs au sol written by Diane Martraire and published by . This book was released on 2014 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Depuis plus d'un siècle, les rayons cosmiques d'ultra-haute énergie (RCUHE), ayant une énergie supérieure à 1018 eV, continuent d'entretenir le mystère : Quelle est leur composition ? D'où viennent-ils ? Comment atteignent-ils de telles énergies ? Ces particules chargées, suffisamment énergétiques pour atteindre la Terre, forment des gerbes de particules secondaires via leurs interactions avec l'atmosphère dont le développement est caractéristique de la nature de la particule primaire. L'observatoire Pierre Auger, avec sa structure hybride et son gigantesque réseau de détecteurs peuvent apporter des réponses. L'étude de la composition des RCUHEs a été étudiée avec le réseau de surface de l'observatoire Pierre Auger. Cette dernière est cruciale à la fois pour comprendre les interactions hadroniques, qui constituent le développement des gerbes, et pour identifier leurs sources. Cela peut également aider à comprendre l'origine de la coupure spectrale aux plus hautes énergies : s'agit-il de la coupure GZK ou à l'extinction des sources. Toutes ces raisons motivent la première partie de la thèse, à savoir la mise en place d'une méthode permettant d'extraire la composante muonique des gerbes atmosphériques et d'en déduire la composition. Les résultats de cette méthode montrent une dépendance de la composition avec la distance à l'axe de la gerbe, qui pourrait aider à améliorer les modèles hadroniques. Dans les conditions actuelles du réseau de surface, l'identification de la composante muonique présente des limites.La seconde partie est consacrée au nouvel observatoire en Chine, LHAASO. Ce projet s'intéresse à l'étude des gammas supérieurs à 30 TeV, qui signeraient l'accélération de proton dans la galaxie, donnant ainsi des informations indirectes sur les rayons cosmiques. D'autre part, l'observatoire vise à étudier les rayons cosmiques entre 10 TeV et 1 EeV, région où le spectre en énergie présente une rupture. Cette région nécessite de pouvoir discriminer les gammas des rayons cosmiques. A ce titre, l'un des détecteurs de LHAASO, le KM2A, a été simulé et son pouvoir de discrimination gamma/hadron évalué.

Etude des neutrinos d'ultra-haute énergie à l'observatoire Pierre Auger

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Book Synopsis Etude des neutrinos d'ultra-haute énergie à l'observatoire Pierre Auger by : Mathieu Tartare

Download or read book Etude des neutrinos d'ultra-haute énergie à l'observatoire Pierre Auger written by Mathieu Tartare and published by . This book was released on 2013 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Près d'un siècle après leur découverte, les rayons cosmiques sont encore sujets à de nombreuses interrogations. À ultra-haute énergie (UHE), leur nature, leur origine et leur mécanisme de production restent encore inconnus malgré les avancées expérimentales. L'observatoire Pierre Auger est actuellement l'expérience incontournable pour tenter de répondre à ces questions. Dans ce contexte, l'étude et la recherche de neutrinos à UHE sont susceptibles d'apporter des informations encore manquantes au puzzle des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie, notamment quant à leur mécanisme de production ou leur origine. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette thèse, centrée sur la recherche de neutrinos à UHE à l'observatoire Pierre Auger et plus particulièrement sur l'étude des neutrinos arrivant sous l'horizon (i.e. à incidence rasante) et interagissant dans la croûte terrestre. Dans une première partie, le contexte phénoménologique et expérimental dans lequel s'inscrit cette thèse est introduit. Dans une seconde partie, nous présenterons tout d'abord notre étude des incertitudes systématiques sur les modèles d'interactions à UHE des neutrinos et des leptons tau à travers une analyse revisitée des neutrinos tau à incidence rasante. Cette étude s'inscrit dans le cadre de la combinaison des résultats des différents canaux de détection de l'observatoire qui a permis de poser une limite compétitive sur les flux de neutrinos à UHE, au delà de la limite de Waxman et Bahcall. Nous présenterons ensuite notre travail effectué sur les neutrinos électroniques à incidence rasante. Ces derniers engendrent, en interagissant dans la croûte terrestre, des gerbes électromagnétiques souterraines soumises à l'effet LPM (Landau, Pomeranchuk et Migdal) qui entraîne un retard de leur développement et augmente leur probabilité de détection. Une chaîne complète de simulation de ce canal a été développée afin d'évaluer la sensibilité de l'observatoire à ces évènements. Enfin, dans le cadre de propositions d'améliorations de l'observatoire en vue d'accroître ses performances à partir de 2015, nous présentons l'étude que nous avons effectuée sur l'impact d'une nouvelle électronique d'acquisition et de nouveaux modes de déclenchements sur l'efficacité de détection des neutrinos à incidence rasante par les stations du réseau au sol.

Etude des rayons cosmiques ultra-énergétiques avec l'observatoire Pierre Auger

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Book Synopsis Etude des rayons cosmiques ultra-énergétiques avec l'observatoire Pierre Auger by : Julien Aublin

Download or read book Etude des rayons cosmiques ultra-énergétiques avec l'observatoire Pierre Auger written by Julien Aublin and published by . This book was released on 2006 with total page 257 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'Observatoire Pierre Auger, actuellement en cours de construction en Argentine, étudie les rayons cosmiques dont l'énergie est supérieure à quelques EeV. L'expérience combine deux méthodes de détection des gerbes atmosphériques complémentaires: la mesure de la lumière de fluorescence et l'échantillonnage du profil latéral grâce à un réseau de détecteurs répartis au sol sur une surface d'environ 3000 kilomètres carrés. Les méthodes nécessaires au calcul de l'acceptance, dont la connaissance est cruciale pour établir le spectre d'énergie, ont été développées au cours du travail de thèse, et ont permis de déterminer de manière simple et robuste la surface effective de détection du réseau de surface de l'Observatoire Pierre Auger. L'efficacité de détection dépendant de la nature des rayons cosmiques, il est possible de caractériser leur composition grâce aux données du réseau de surface. Le calcul du spectre d'énergie des rayons cosmiques a été mené, en utilisant plusieurs méthodes pour estimer l'énergie des événements détectés. L'utilisation combinée des détecteurs de fluorescence avec le réseau de surface permet d'établir un étalonnage en énergie pratiquement indépendant des modèles d'interactions hadroniques. L'étude des anisotropies des directions d'arrivées des rayons cosmiques permet d'obtenir des informations précieuses sur leur origine et leur transport depuis leurs sources. Une nouvelle méthode d'analyse simple et efficace a été développée pour estimer les paramètres d'une anisotropie (dipôle et quadripôle) sous-jacente dans les données. Cette méthode est appliquée aux premières données de l'Observatoire Pierre Auger.

Observatoire Pierre Auger

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Book Synopsis Observatoire Pierre Auger by : Olivier Deligny

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Étude de la composition des rayons cosmiques d'ultra-hautes énergies détectés par l'Observatoire Pierre Auger et analyse des processus hadroniques

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Book Synopsis Étude de la composition des rayons cosmiques d'ultra-hautes énergies détectés par l'Observatoire Pierre Auger et analyse des processus hadroniques by : Xavier Garrido

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Etude des neutrinos de ultra haute énergie à l'observatoire Pierre Auger

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Book Synopsis Etude des neutrinos de ultra haute énergie à l'observatoire Pierre Auger by : Kévin Payet

Download or read book Etude des neutrinos de ultra haute énergie à l'observatoire Pierre Auger written by Kévin Payet and published by . This book was released on 2010 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'observatoire Pierre Auger est une expérience de détection du rayonnement cosmique aux plus hautes énergies jamais mesurées. Ce dernier possède deux sous-ensembles de détection différents et complémentaires qui lui confèrent des capacités sans précédents pour l'étude du rayonnement cosmique. Le détecteur est également sensible aux neutrinos de ultra haute énergie, et ce bien qu'il n'ait pas été conçu dans ce but. Au cours de cette thèse, un programme de simulation a été développé afin d'étudier la propagation et l'interaction des neutrinos taus dans la croûte terrestre, travail nécessaire à l'étude du premier des deux canaux de détection possible, mettant en jeu des neutrinos de type tau traversant la terre sur une faible épaisseur, et venant interagir dans la roche à proximité du détecteur. En plus de fournir la probabilité de conversion neutrino-tau, nécessaire pour le calcul de l'acceptance du détecteur, celui-ci a également permis d'étudier en détail des processus liés à la propagation des particules dans la roche, permettant de mieux comprendre leur impact sur les résultats de l'analyse. La seconde partie du travail concerne les neutrinos interagissant directement dans l'atmosphère, à la manière des rayons cosmiques classiques. Pour ce deuxième canal de détection, un critère de sélection a été développé à partir de la comparaison de simulation de gerbes atmosphériques, induites par des neutrinos de ultra haute énergie, avec les données brutes du détecteur. L'étude des neutrinos à l'observatoire Pierre Auger a permis d'obtenir deux limites sur le flux diffus de neutrinos de ultra haute énergie, parmi les plus contraignantes à des énergies de l'ordre de l'EeV.

Etude des neutrinos de ultra haute énergie à l'observatoire Pierre Auger

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Book Synopsis Etude des neutrinos de ultra haute énergie à l'observatoire Pierre Auger by : Kévin Payet

Download or read book Etude des neutrinos de ultra haute énergie à l'observatoire Pierre Auger written by Kévin Payet and published by . This book was released on 2009 with total page 196 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'observatoire Pierre Auger est une expérience de détection du rayonnement cosmique aux plus hautes énergies jamais mesurées. Ce dernier possède deux sous-ensembles de détection différents et complémentaires qui lui confèrent des capacités sans précédents pour l'étude du rayonnement cosmique. Le détecteur est également sensible aux neutrinos de ultra haute énergie, et ce bien qu'il n'ait pas été conçu dans ce but. Au cours de cette thèse, un programme de simulation a été développé afin d'étudier la propagation et l'interaction des neutrinos taus dans la croûte terrestre, travail nécessaire à l'étude du premier des deux canaux de détection possible, mettant en jeu des neutrinos de type tau traversant la terre sur une faible épaisseur, et venant interagir dans la roche à proximité du détecteur. En plus de fournir la probabilité de conversion neutrino-tau, nécessaire pour le calcul de l'acceptance du détecteur, celui-ci a également permis d'étudier en détail des processus liés à la propagation des particules dans la roche, permettant de mieux comprendre leur impact sur les résultats de l'analyse. La seconde partie du travail concerne les neutrinos interagissant directement dans l'atmosphère, à la manière des rayons cosmiques classiques. Pour ce deuxième canal de détection, un critère de sélection a été développé à partir de la comparaison de simulation de gerbes atmosphériques, induites par des neutrinos de ultra haute énergie, avec les données brutes du détecteur. L'étude des neutrinos à l'observatoire Pierre Auger a permis d'obtenir deux limites sur le flux diffus de neutrinos de ultra haute énergie, parmi les plus contraignantes à des énergies de l'ordre de l'EeV.

Contribution À L'identification de la Nature Des Rayons Cosmiques D'énergie Extrême À L'observatoire Pierre Auger

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Book Synopsis Contribution À L'identification de la Nature Des Rayons Cosmiques D'énergie Extrême À L'observatoire Pierre Auger by : Ngoc Diep Pham

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