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Un laboratoire italien aurait-il observé la matière noire?

© NASADistribution of dark matter
Distribution of dark matter - Sputnik France
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95% de la composition de l'Univers n'a pas encore été étudiée par l'homme - soit 70% d'énergie noire et 25% de matière noire.

On suppose que la première est un certain champ à énergie non nulle, et que la seconde se compose de particules qui peuvent être détectées et analysées. Ce n'est pas par hasard que cette substance est appelée masse cachée: on la recherche depuis très longtemps et cette quête s'accompagne de débats enflammés parmi les physiciens. Pour présenter ses recherches au grand public, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) a même organisé la Journée de la matière noire — ou Dark Matter Day — célébrée pour la première fois cette année le 31 octobre.

la matière noire - Sputnik France
Le CERN à la recherche de la matière noire
Les partisans de l'existence de la matière noire avancent des arguments de poids, confirmés par des faits expérimentaux. Sa reconnaissance a commencé dans les années 1930 quand l'astronome suisse Fritz Zwicky a mesuré la vitesse à laquelle les galaxies de l'amas de la Chevelure de Bérénice, en forme de spirale, se déplaçaient autour d'un centre commun. On sait que la vitesse de déplacement dépend de la masse, et les calculs du chercheur ont révélé que la masse réelle des galaxies devait être largement supérieure par rapport à celle calculée après les observations au télescope. On a alors découvert qu'une grande partie des galaxies était simplement invisible pour nous, et que ces dernières étaient composées d'une matière qui ne reflétait ni n'absorbait la lumière.

La deuxième confirmation de l'existence de cette masse cachée a été l'observation du changement que subissait la lumière en traversant les galaxies. Le fait est que tout objet possédant une masse déforme la ligne directe des rayons lumineux. Ainsi, la matière noire apporte des changements à l'image lumineuse, qui se distingue de l'image qui serait créée uniquement par une substance visible.

Le Nobel de physique à trois Britanniques pour leurs recherches sur la matière - Sputnik France
Le Nobel de physique à trois Britanniques pour leurs recherches sur la matière
Bien que les preuves d'existence de la matière noire soient relativement convaincantes, personne n'a encore trouvé ni étudié les particules qui la composent. Les physiciens supposent que deux facteurs expliquent cette furtivité. La première est que ces particules possèdent des énergies trop élevées, c'est pourquoi les capacités des accélérateurs actuels ne suffisent pas pour les recréer. Et la seconde réside dans la probabilité très faible d'apparition de la matière noire. Nous ne parvenons probablement pas à la trouer précisément parce qu'elle interagit de manière extrêmement faible avec le corps humain et les particules connues. Même si la matière noire est partout (selon les calculs) et que ses particules nous traversent littéralement toutes les secondes, nous ne le sentons simplement pas.

Pour découvrir les particules de matière noire, les scientifiques utilisent des détecteurs se trouvant sous terre pour minimiser les interférences inutiles. On suppose que parfois, les particules de matière noire rencontrent les noyaux d'atome, leur transmettent une impulsion, expulsent des électrons et provoquent des flashs lumineux. La fréquence de tels impacts dépend de la partie d'amas de galaxies traversée par la Terre en un an. Mais les groupes expérimentaux, même s'ils ont pu détecter un certain effet qui ne peut pas être attribué aux particules connues, nient que cette réaction du détecteur ait été provoquée par la matière noire. Notamment car les signaux observés par les groupes de recherche sont différents. Seul le groupe expérimental italien DAMA travaillant dans le laboratoire souterrain du Gran Sasso rapporte des variations annuelles de la vitesse du compte des signaux.

Une galaxie naine - Sputnik France
Une galaxie composée à 99,99% de matière noire
Cette expérience mesure depuis plusieurs années la quantité et l'énergie des flashs lumineux à l'intérieur du détecteur. Les chercheurs ont prouvé la présence de faibles (près de 2%) variations annuelles du caractère des flashs.

Bien que le groupe italien défende avec certitude la fiabilité des expériences réalisées, l'avis des scientifiques est assez partagé à ce sujet. Le principal point faible des résultats obtenus par le groupe italien est leur non-répétitivité. Par exemple, quand des ondes gravitationnelles ont été découvertes, elles ont été détectées par les laboratoires du monde entier, confirmant ainsi les données obtenues par d'autres groupes. Dans le cas de DAMA la situation est différente: personne d'autre dans le monde ne peut se vanter d'avoir obtenu de tels résultats. Certes, il est possible que ce groupe dispose de détecteurs plus puissants ou de ses propres méthodes, mais le caractère unique de cette expérience soulève les doutes de certains chercheurs quant à sa véracité.

"On ne peut pas encore dire exactement à quoi se rapportent les informations recueillies par le laboratoire du Gran Gasso. Quoi qu'il en soit, le groupe italien a présenté un résultat positif, et non la négation de quoi que ce soit, ce qui est déjà un scoop. A présent il faudra trouver une explication aux signaux découverts. Et c'est une excellente motivation pour le développement de théories diverses et variées, notamment consacrées à la création d'un modèle de masse cachée. Mais même si un chercheur essayait d'expliquer pourquoi les données obtenues n'ont rien à voir avec la matière noire, cela pourrait tout de même être un nouveau pas en avant pour la physique théorique. Quoi qu'il en soit un résultat a été obtenu et il faut poursuivre le travail. Mais personnellement, je ne peux pas être complètement d'accord avec l'affirmation selon laquelle la matière noire aurait été découverte", a déclaré Konstantin Belotski, directeur de la chaire de physique des particules élémentaires du MEPhI (Institut d'ingénierie physique de Moscou) de l'Université nationale de recherche nucléaire.

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