Matière noire : Ça sent le roussi pour la principale hypothèse

Pendant 2 ans, l’un des plus gros détecteurs de matière noire a tenté de détecter la mystérieuse matière qui compose la masse manquante de l’univers. Le résultat du détecteur est un zéro absolu. Il n’a rien trouvé et cela suggère que le principal modèle de la matière noire pourrait se faire carboniser.


Le détecteur LUX possède des yeux très sensibles, mais il n'a pas encore détecté la matière noire

Depuis les années 1930, nous savons que sans la force gravitationnelle de la matière noire, de nombreuses galaxies ne pourraient pas se former ou de maintenir. Cette substance mystérieuse qui n’émet pas de lumière et qui n’interagit pas avec la matière normale excepté la gravitation doit composer 85 % de la masse totale de l’univers.

Après avoir déterminé que la matière ordinaire n’émet pas beaucoup de lumière, les théoriciens ont visé certaines caractéristiques pour trouver la . Elle doit être composé de particules ayant une certaine masse et qui interagissent faiblement avec les autres matières. Les scientifiques ont appelé ces particules comme les particules massives à interaction faible ( ou Mauviette). Ensuite, on a construit les détecteurs pour trouver ces particules.

On ignore l’interaction de ces particules les unes avec les autres, leur masse et leur section efficace. Ces particules devraient heurter occasionnellement la matière normale. Et ce sont ces collisions rares que des expériences comme le détecteur du Large Underground Xenon (LUX) sont censées détecter pour déterminer les propriétés des WIMP.

Mais il y a quelques jours, pendant la conférence de l’Identification of Dark Matter à Sheffield au Royaume-Uni, l’équipe de LUX a annoncé que leur analyse, qui s’est étalée sur 20 mois allant d’octobre 2014 jusqu’à mai 2016, n’avait trouvé aucune particule de matière noire (PDF). Cela signifie que LUX a analysé suffisamment de masses et de sections efficaces d’interaction pour que certains physiciens estiment qu’il est temps d’abandonner cette histoire de WIMPs. Selon Avi Loeb de l’université d’Harvard, je pense que nous avons atteint les limites de nos paramètres et que la matière noire n’est pas des WIMPS.

Une décennie de recherche

Richard Gaitskell de l’université de Brown au Rhode Island, qui travaille au LUX, a déclaré qu’il y a encore beaucoup de choses à explorer. On envisage déjà un détecteur amélioré appelé LZ qui sera 70 fois plus sensible que le détecteur actuel. On peut tester de nouveaux modèles et l’un d’eux pourrait être le bon selon ce chercheur.

Gaitskell a déclaré que la technologie de l’expérience, qui détecte des flashs dans des bassins de xénon liquide lorsqu’ils interagissent avec les WIMPs, progresse plus rapidement que la loi de Moore. C’est un signe que les prochains détecteurs seront bien meilleurs, précis et puissants.

Pour éviter que certains s’ennuient et abandonnent l’hypothèse, on doit le faire aussi vite que possible selon Gaitskell. Mais cela prendra au moins 10 ans de plus pour trouver les WIMPs. Et si on ne trouve rien sur 15 ans, alors on pourra parler d’un échec. Une autre flèche contre les WIMPs est l’absence de nouvelles particules au Grand Collisionneur de Hadron qui doit donner des indices sur l’interaction de la matière noire. Il a détecté quelque chose avec une masse de 750 gigaélectronvolts, mais c’était produit par la collision de 2 photons et ce n’est pas lié à la matière noire selon Loeb.

Et maintenant ?

Si la matière noire n’est pas des WIMPs, alors qu’est-ce que ça peut être ? Les autres candidats ne manquent pas. Par exemple, on a des particules appelées axions, mais également les micros trous noirs laissés après le Big Bang. Mais certains rebelles veulent se débarrasser totalement de la matière noire. Mordehai Milgrom du Weizmann Institute en Israël se bat depuis 30 ans pour expliquer la matière manquante de l’univers par une nouvelle hypothèse concernant le fonctionnement de la gravitation à l’échelle des galaxies. On la connait comme l’hypothèse de la dynamique newtonienne modifiée (MOND en anglais). Je ne suis pas surpris qu’on ne découvre pas la matière noire, mais j’estime qu’il faut poursuivre la recherche. Et si on ne trouve pas la matière noire à des sensibilités très élevées, alors la théorie MOND va se renforcer automatiquement selon ce chercheur.

Les WIMPs ont la vie dure parce que les théoriciens ne veulent pas abandonner des décennies de recherche autour de cette hypothèse. Mais on peut toujours modifier le modèle par rapport aux données expérimentales. La bonne nouvelle en physique est que ce sont les expériences qui déterminent l’agenda. Les théoriciens, qui n’ont pas de connexions avec les expériences, se trompent lourdement dans la plupart des cas et ce n’est même plus de la physique dans son sens le plus pur selon Loeb.

La détermination de Gaitskell n’est pas gravée dans le marbre. Il a déjà quitté une expérience précédente appelée Cryogenic Dark Matter Search quand il a compris qu’il ne trouverait pas les WIMPs avec cette méthode. Mais il est trop tôt pour abandonner totalement les WIMPs. Selon ce chercheur, pour le moment, il n’y a rien dans la science qui infirme l’existence des WIMPs. Mais la réponse à cette existence peut prendre toute la vie d’un chercheur et tout le monde n’est pas toujours prêt à le faire. On doit continuer les expériences, mais les physiciens peuvent également proposer d’autres hypothèses.

 

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

1 réponse

  1. Raynald dit :

    Très intéressant Jacqueline
    Merci

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