L’identité de la matière noire bientôt révélée ?

par Edouard le Ricque, le 1 septembre 2021 07:41

Des scientifiques américains viennent de mettre au point ce qui pourrait être un formidable détecteur de matière noire : le cristal de béryllium. Ce dernier aiderait à confirmer l’existence de cette matière, en détectant une particule qui ferait partie de sa composition.

Ana Maria Rey, physicienne atomique, vient de dévoiler une importante découverte. Grâce à la mécanique quantique, elle et son équipe ont réussi à assembler 150 particules de béryllium chargées, grâce à un champ magnétique. C’est une première, car en temps normal ces particules ont tendance à se repousser mutuellement.

Lors du processus, les atomes se sont regroupés pour former une minuscule feuille, à peine plus épaisse qu’un cheveu. Cette structure a l’apparence cristalline vibrerait quand perturbée par un champ de force extérieur, comme par exemple un champ électromagnétique, même très ténu.

Rey avance ainsi qu’avec davantage d’ions béryllium, elle pourrait créer un détecteur encore plus sensible. Celui-ci serait capable de détecter des axions. Ces particules hypothétiques entreraient dans la composition de la matière noire.

Il suffirait alors de mesurer les vibration pour déterminer l’intensité du champ à laquelle cette dernière est soumise. Toutefois, cette dernière mesure reste à relativiser. En effet, ces données sont soumises au principe des inégalités de Heisenberg. Celui-ci stipule qu’en mécanique quantique, la position et la quantité de mouvement ne peuvent être connues simultanément avec une grande précision.

Matière noire : un mystère total

L’existence d’une telle matière, qui représenterai 26,8% du total des énergies présentes dans l’univers d’après les récentes données fournies par le satellite Plank, reste très hypothétique. Les méthodes de détections vont de l’analyse de mirages gravitationnels à celle de particules qui nous parviendraient. Il est à noter que la matière noire n’a jamais été directement observée.

Sa composition est également largement débattue au sein de la communauté scientifique. Tandis que certains évoquent un gaz moléculaire, d’autres supposent son existence sous la forme de trous noirs. Est aussi plus simplement évoqué la présence d’étoiles mortes, ou d’une quantité massive de naines brunes.

En novembre 2013, l’expérience LUX (Large Underground Xenon) échoua a détecter la mystérieuse matière. En cause, une sensibilité insuffisante de ses détecteurs. On peut donc espérer que la découverte d’Ana Maria Rey et de son équipe, au sein du National Institute of Standards and Technology, permettra une avancée appréciable quant à la détections formelle de la sombre matière.

Source : space.com

 

 

Espace : nouvelle théorie sur l’origine de la matière noire

par Alex Herbil, le 29 janvier 2021 04:52

La matière noire pourrait provenir d’une mystérieuse « impulsion » qui se serait produite juste après le Big Bang.

On ignore encore énormément de choses au sujet de la création et de la composition de l’Univers. De nos jours, le modèle cosmologique du Big Bang est largement accepté par la communauté scientifique, mais garde une immense part de mystère. D’autre part, on sait que l’Univers est composé à environ 80% d’une matière inconnue, qui n’interagit pas avec la lumière, que les scientifiques ont nommé la matière noire. Aujourd’hui une nouvelle théorie suggère que l’apparition de la matière noire est due à une « impulsion » qui se serait produite peu après le Big Bang.  

Peu après le Big Bang, l’Univers aurait connu un déséquilibre entre matière et antimatière ayant créé la matière noire

A la création de l’Univers, lors de la première seconde, les scientifiques pensent que matière et antimatière étaient présentes en proportions égales. Dans ces conditions, matière et antimatière auraient dû s’annuler. Or, cela n’a pas été le cas. Avant la première minute, la matière a pris le pas sur l’antimatière, inondant l’Univers. Une nouvelle étude scientifique suggère qu’une « impulsion » aurait eu lieu peu après le big bang. Cette impulsion aurait produit plus de matière que d’antimatière, créant le déséquilibre actuel. Ce déséquilibre aurait semble-t-il pu créer les conditions d’apparition de la matière noire.  

Cet évènement aurait été bref et violent, et aurait étouffé la quasi-totalité de l’antimatière. La matière baryonique aurait alors pris le pas sur l’antimatière baryonique, créant… une asymétrie baryonique. Selon cette nouvelle étude, la matière noire pourrait être le résultat de ce déséquilibre. Elle se serait propagée dans l’Univers, jusqu’à ce que cet évènement cesse, laissant un Univers composé de matière, d’antimatière et de matière noire.

De l’existence de la matière noire

On ne sait pas ce qu’est la matière noire. C’est un problème qui tracasse plus d’un astrophysicien. Ce qu’on sait en revanche, c’est qu’il y a qu’il y a bien quelque chose. A partir des lois de Kepler, expliquant les mouvements des planètes, de la loi de la gravité de Newton, selon laquelle plus les corps sont massifs, plus ils s’attirent, et de la théorie de la relativité générale d’Einstein, il est possible de calculer la masse des galaxies à partir de leur vitesse de rotation. Et là, problème, on s’est rendu compte que les galaxies sont beaucoup, beaucoup plus massives qu’elles ne le devraient.

Au départ, la communauté scientifique a pensé que des corps célestes invisibles pourraient être responsable d’un tel écart d’observation. Les candidats idéaux étaient naturellement les trous noirs. Invisibles, extrêmement massifs, ils pourraient représenter une masse significative des galaxies tout en étant difficilement détectables. Mais non, en fait. En expliquant ces écarts d’observation par la présence de trous noirs, il faudrait environ 1 million de trous noirs dans une galaxie pour s’y retrouver. C’est beaucoup trop pour passer inaperçu, et les effets de leur force gravitationnelle seraient observables. C’est alors que les scientifiques en ont conclu qu’il existe une matière inconnue, diffuse, non observable, qui représente environ 80% de la masse des galaxies. Ils l’ont appelée la matière noire, parfois plus justement appelée matière transparente. L’astrophysicenne Vera Rubin était notamment une pionnière en ce qui concerne l’étude de cette matière inconnue.

Aucune matière noire dans ces 19 galaxies et personne ne sait pourquoi

Source. : Space.com

Notre Monde est vide et vaste, c'est juste 5% de la matière

En cosmologie, l'énergie sombre ou énergie noire (dark energy en anglais) est une forme d'énergie hypothétique emplissant uniformément tout l'Univers et dotée d'une pression négative, qui la fait se comporter comme une force gravitationnelle répulsive. L'existence de l'énergie sombre est nécessaire pour expliquer diverses observations astrophysiques, notamment l'accélération de l'expansion de l'Univers détectée au tournant du XXI^e siècle.
Malgré une densité très faible (de l'ordre de 10^-29 g/cm³), l'énergie sombre est une composante majeure de l'Univers, représentant environ 68 % de la densité d'énergie totale de l'Univers. Sa nature reste aujourd'hui encore inconnue. Il peut s'agir simplement de la constante cosmologique induite par la relativité générale qui aurait une valeur non nulle. Il existe d'autres hypothèses, menant soit à une modélisation différente de la matière (quintessence, k-essence, modèles unifiés de matière et d'énergie sombre), soit à une modélisation différente de la gravitation (gravité f(R), champs scalaires, cosmologie branaire). Le choix entre ces différentes hypothèses dépend essentiellement des contraintes apportées par l'observation, notamment des supernovae de type Ia, de fond diffus cosmologique ou des oscillations acoustiques des baryons.
L'énergie sombre ne doit pas être confondue avec la matière sombre qui, contrairement à l'énergie sombre, ne remplit pas uniformément l'Univers et qui interagit normalement (forces attractives) avec la gravitation.



Tandis que la matière noire ou matière sombre (traduction de l'anglais dark matter), parfois aussi nommée de façon plus réaliste matière transparente^1,2, désigne une catégorie de matière hypothétique, invoquée pour rendre compte d'observations astrophysiques, notamment les estimations de masse des galaxies et des amas de galaxies et les propriétés des fluctuations du fond diffus cosmologique.
Différentes hypothèses sont explorées sur la composition de la matière noire : gaz moléculaire, étoiles mortes, naines brunes en grand nombre, trous noirs, etc. Cependant, les estimations de la densité de l'Univers et du nombre d'atomes impliquent une nature non baryonique. Des astrophysiciens supposent d'autres particules, peut-être des superpartenaires tels que le neutralino, regroupées sous le nom générique de « WIMP ».
La matière noire aurait pourtant une abondance au moins cinq fois plus importante que la matière baryonique, pour constituer environ 27 %³ de la densité d'énergie totale de l'Univers observable⁴, selon les modèles de formation et d'évolution des galaxies, ainsi que les modèles cosmologiques.

 Donc notre monde de la matière ici serait d'environ 4.9% .(représentation avec un arbre)La matière noire creuse l'espace-temps dans lequel coule la matière normale et vient nourrire les galaxies.C'est cette énergie noire qui provoquerait l'expention de l'univers.

Sur le plan expérimental ou observationnel, quelles sont les perspectives pour aller au-delà de la relativité générale ?

La détection d'ondes gravitationnelles par les détecteurs Advanced ligo et Advanced Virgo nous offrira des moyens inédits pour tester les processus physiques qui opèrent tout près de l'horizon des trous noirs. Stephen Hawking nous a appris que des phénomènes quantiques y jouent un rôle : c'est le fameux rayonnement de Hawking, qu'il sera difficile d'identifier, mais des surprises restent possibles. Pour obtenir des mesures de précision, il faudra probablement attendre l'observatoire spatial lisa vers 2030. La mission technique lisa Pathfinder qui le prépare a été lancée en décembre 2015 et vient de publier des premiers résultats spectaculaires. Cela est de bon augure pour la future mission. lisa devrait permettre d'étudier avec précision l'horizon de deux trous noirs superlatifs en coalescence, et de tester ainsi avec une précision inégalée la théorie de la gravitation.

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