Cosmic rays and hadronic interactions

The fields of cosmic rays and hadronic interactions are intimately related. High-energy cosmic rays can only be studied detecting the showers they generate in the atmosphere, and the interpretation of the data requires the precise modeling of hadronic interactions. Uncertainties in this modeling are in many cases an important limitation for cosmic ray studies. The cosmic ray spectrum extends to particles with energy E∼1020 eVE∼1020 eV, which, assuming that the primary particle is a proton, corresponds to a nucleon–nucleon c.m. energy s≃430 TeV, 50 times higher than the current LHC energy. Cosmic ray studies require an extrapolation of the results obtained at accelerators, but also offer the possibility to perform studies on the properties of hadronic interactions that are impossible at accelerators.

RésuméLes domaines d'études des rayons cosmiques et des interactions hadroniques sont intimement liés. Les rayons cosmiques d'ultra haute énergie ne peuvent être étudiés qu'à travers les cascades qu'ils génèrent dans l'atmosphère. L'interprétation de ces données demande une modélisation précise des interactions hadroniques. Les incertitudes dans ces modélisations limitent ainsi bien souvent ces études. Le spectre des rayons cosmiques s'étend jusqu'à des énergies E∼1020 eVE∼1020 eV, ce qui, en supposant que la particule primaire est un proton, correspond à une énergie centre de masse s d'environ 430 TeV, soit 50 fois plus élevée que celle disponible en 2013 au LHC. L'étude des rayons cosmiques demande donc une extrapolation des résultats obtenus auprès des accélérateurs, mais offre aussi la possibilité d'étudier les interactions hadroniques à des énergies inaccessibles auprès de ces machines.