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Ils ont calculé la masse de l’axion, cette hypothétique particule qui composerait la matière noire

Credit: Wikimedia commons

Les scientifiques ont calculé la masse prédite de l’axion, une particule hypothétique que certains astronomes pensent être la principale constituante de la matière noire.

L’axion est une particule très légère, électriquement neutre et qui a peut-être été produite en grandes quantités au début de la naissance de l’univers observable. C’est l’une des explications les plus plausibles de l’existence de la matière noire, cette mystérieuse matière sombre qui occupe depuis longtemps les esprits des scientifiques. Dans un récent communiqué, Zoltan Fodor de l’Université Eötvös à Budapest en Hongrie a déclaré avoir calculé la masse prédite de l’axion. Une découverte qui pourrait aider à résoudre l’un des plus grands mystères de l’Univers.

La matière noire n’émet ni n’absorbe de lumière, d’où son nom. Bien que les astronomes soient incapables de l’observer directement, ils soupçonnent néanmoins son existence sur la base de ses effets gravitationnels. Par exemple, il n’y a pas assez matière dite « normale » au sein de galaxies qui puisse expliquer une rotation aussi rapide.

En effet, la matière normale (qui compose les étoiles, les planètes et tout ce que nous pouvons voir ou toucher) n’est qu’une composante mineure de l’univers. Selon les chercheurs, la matière noire l’emporterait sur la matière normale par un facteur de 6 pour 1 environ et l’énergie sombre, la force énigmatique derrière l’expansion accélérée de l’univers, constitue une partie encore plus grande de l’univers. Ensemble, l’énergie sombre et la matière noire représentent environ 96 % du cosmos.

Toujours est-il que les scientifiques ne savent pas ce qu’est exactement la matière, mais la plupart des chercheurs s’accordent à penser qu’elle serait composée de particules très légères appelées axions. Détecter de l’axion s’avère très difficile, mais pas impossible. « Cependant, pour trouver ce genre de preuve, il serait extrêmement utile de savoir quelle masse nous recherchons », explique Andreas Ringwald, physicien théorique à Hambourg. En effet, connaître la masse de l’axion réduirait considérablement les champs de recherches.

La nouvelle étude publiée ce mercredi dans la revue Nature devrait aider à réduire cet écart. L’équipe de recherche dirigée par Szabolcs Borsanyi de l’Université de Wuppertal en Allemagne a utilisé un superordinateur pour calculer la masse probable de l’axion. Les scientifiques ont constaté que, si l’axion était en effet la principale composante de la matière noire, elle aurait probablement une masse comprise entre 50 et 1500 microelectronvolts, ce qui signifie qu’elle serait jusqu’à 10 milliards de fois plus légère que les électrons.

Partant de ce principe, cela signifie que chaque centimètre cube dans l’univers contiendrait en moyenne environ 10 millions d’axions. Mais la matière noire est agglomérée et n’est pas distribuée uniformément. Par exemple, notre voisinage galactique contiendrait environ 1 milliard d’axions par centimètre cube.

Si cette nouvelle prévision de masse est exacte, les scientifiques devraient être en mesure de confirmer si cette hypothétique particule existe réellement dans les années à venir.

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