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Une nouvelle particule candidate pour la matière noire

Crédits : Pexels/Pixabay

Des physiciens de l’université de York (Canada) ont identifié une particule subatomique qui pourrait constituer la mystérieuse « matière noire ».

C’est dans les années 1970 que l’idée de « matière noire » voit véritablement le jour, grâce aux travaux de l’astronome Vera Rubin.

Dans les grandes lignes, la vitesse à laquelle une étoile doit se déplacer pour rester sur son orbite dépend de la force de gravité qui l’attire vers le centre de sa galaxie – et donc de la masse de celle-ci. En se focalisant sur les vitesses de plusieurs étoiles évoluant dans la Galaxie, l’astronome s’était alors aperçue que la quantité de matière nécessaire pour maintenir ces étoiles sur leur orbite était insuffisante.

Autrement dit, la seule présence des gaz et de la poussière, qui constituent la matière dite baryonique (matière « normale »), ne permettait pas d’expliquer les mouvements stellaires.

Une matière invisible

Par la suite, on a donc suggéré l’existence d’une forme de matière supplémentaire capable d’expliquer ces mouvements. Celle-ci, qui n’émet, n’absorbe ni ne réfléchit aucune lumière, a donc naturellement été surnommée « matière noire ». On estime aujourd’hui qu’elle compose environ 26,8 % de l’Univers (4,9 % pour la matière normale, et 68,3 % pour l’énergie sombre).

On ne sait pas de quoi cette matière exotique se compose. C’est pourquoi elle est aujourd’hui considérée, du fait de son incroyable influence, comme l’un des problèmes les plus épineux de l’astrophysique moderne.

De nombreuses particules candidates ont été proposées, comme les axions, les photons sombres, ou encore des particules massives à faible interaction appelées WIMP. Mais le fait est que toutes ces particules sont encore hypothétiques. Et jusqu’à présent, aucune expérience développée n’a su confirmer leur existence.

andromède galaxie matière noire
La galaxie Andromède / Crédits : Istock

Une nouvelle candidate au poste

C’est là que cette nouvelle étude devient intéressante. Pourquoi ? Parce que la nouvelle particule candidate proposée par des chercheurs de l’Université de York existe déjà. Son nom : d-star hexaquark.

Cette particule, découverte en 2014, se compose d’un ensemble de six quarks. Ce qui en fait un boson. Et les bosons, dans certaines conditions, sont connus pour s’agglutiner de manière très inhabituelle. Lorsqu’ils sont refroidis à un zéro presque absolu, notamment, ils ont tendance à former ce qu’on appelle un condensat de Bose-Einstein (BEC), un état de la matière où les particules commencent à agir comme un grand « super-atome », résume New Atlas.

Ce que propose aujourd’hui l’équipe de chercheurs, c’est que peu de temps après le Big Bang, alors que l’Univers commençait à se refroidir, de nombreux d-star hexaquark auraient pu se regrouper pour former des condensats de Bose-Einstein. Et ce en quantités suffisantes pour expliquer les effets gravitationnels de la matière noire observés de nos jours.

« Nos premiers calculs indiquent que les condensats d’étoiles d sont un nouveau candidat possible pour la matière noire, a déclaré Daniel Watts, co-auteur de l’étude publiée dans le Journal of Physics G Letters. Ce nouveau résultat est particulièrement excitant car il ne nécessite aucun concept nouveau en physique ». Effectivement, puisque la particule a déjà été isolée.

Bien évidemment, ce n’est pour le moment qu’une théorie. Des recherches supplémentaires en laboratoire seront donc nécessaires pour la confirmer (ou non). « La prochaine étape sera d’obtenir une meilleure compréhension de la façon dont ces particules interagissent (quand s’attirent-elles et quand se repoussent-elles) », concluent les chercheurs.

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