in

Un nouveau « portail » pour connecter le monde visible aux forces cachées de notre Univers ?

Crédits : iStock

Des physiciens théoriques ont mis en avant une nouvelle hypothèse qui vise à connecter le monde de la physique visible aux forces cachées de notre Univers que sont la matière noire et l’énergie sombre. Des « portails » permettraient à certaines particules sombres d’interagir les unes avec les autres.

Ce n’est pas la première fois que l’idée de « portails » est explorée dans le monde très spécial de la physique théorique. On ne parle pas ici de portail comme nous avons l’habitude d’en voir dans les films de science-fiction, mais de « portails » infiniment petits. Le concept existe, car il y a aujourd’hui un grand écart entre la physique dite « visible » composée de particules que nous pouvons mesurer et détecter directement comme l’électromagnétisme et les photons et la physique dite « noire » ou « sombre » qui se compose d’éléments que nous ne pouvons mesurer ou détecter, mais simplement en ressentir les effets sur la matière ordinaire. En d’autres termes, les « portails » expliqueraient pour certains comment ces deux mondes apparemment distincts interagissent pour former l’univers dans lequel nous vivons.

Les scientifiques ont à ce jour catalogué 17 types de particules visibles, le plus récent étant le boson de Higgs qui est le modèle « standard » de la physique. Malheureusement, ce modèle ne peut expliquer tout ce que nous observons dans l’Univers comme le taux d’expansion de l’Univers. C’est pourquoi des forces hypothétiques ont été proposées, à l’instar de la matière noire et l’énergie sombre qui sont prévues pour compenser environ 95 % de l’Univers. Seulement à ce jour, personne n’a jamais été en mesure de voir ou de détecter l’une ou l’autre de ces forces. Ainsi jusqu’à présent, le « côté obscur » de la physique nous a échappé et de nombreux chercheurs sont désireux de remplir ce fossé afin de compléter notre compréhension de l’Univers.

Institute for Basic Science

Une solution potentielle a néanmoins été mise en avant. Selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Institut des sciences en Corée du Sud et publiée dans la revue Physical Review Letters, l’écart pourrait être comblé par un nouveau type de « portail » connu comme le « dark axion portal » (ou « portail axion sombre »). Les portails entre les mondes sombres et visibles de la physique ont déjà été avancés. Jusqu’à présent, il n’y a eu que deux types de portails mis en avant : les portails vectoriels et les portails Axion. Ces portails sont basés sur deux particules hypothétiques du secteur sombre, l’axion et le photon sombre.

Un axion est considéré comme une particule très légère qui a déjà été proposée pour résoudre certains des problèmes théoriques avec le modèle standard. Le photon sombre serait quant à lui une version sombre du photon, la particule de lumière visible. Mais au lieu d’interagir avec une charge électromagnétique comme les photons réguliers, les photons sombres pourraient quant à eux interagir avec d’autres particules du secteur sombre. Les physiciens pensent en fait que le secteur sombre communique avec le modèle standard via ces portails. Par exemple, un portail vecteur permettrait le mélange entre les photons et les photons sombres. Et un portail axion relierait axions et photons. Ce nouveau portail avancé par les chercheurs relierait quant à lui les photons sombres et les axions.

L’idée de base derrière ce nouveau portail est qu’un type de quarks lourds pourrait exister dans le modèle standard. Ils porteraient également une charge sombre. Grâce à ces quarks lourds, axions, photons et photons sombres pourraient donc interagir les uns avec les autres. « Ce portail suggère la première connexion significative entre ces deux physiques qui ont été étudiées séparément », a déclaré le chercheur principal LEE Hye-Sung. L’équipe n’a pour le moment que décrit sur papier cette nouvelle hypothèse, expliquant comment elle pourrait fonctionner, mais ils envisagent de prochaines expériences qui pourraient prouver une bonne fois pour toutes si axions et photons sombres existent réellement en cas de succès.

Source