Faut il encore chercher la matière noire ?

Dans un récent communiqué de presse, la collaboration Planck évoque les résultats d’une analyse qui semble exclure tout une catégorie de modèles de matière noire. Faut-il pour autant renoncer à rechercher ces particules candidates à la masse manquante? Pas si sûr...

De nombreuses théories proposent des particules hypothétiques qui pourraient constituer la matière noire: particules supersymétriques, axions, neutrinos stériles, dimensions supplémentaires, etc. Nous aurons sûrement l’occasion d’en reparler dans ce blog, mais parmi toutes ces hypothèses, une catégorie de particules est très étudiée, celle des fameux WIMPs (en anglais, mauviette, ou Weakly Interacting Massive Particle —particule massive aux interactions faibles). Ces particules candidates ont toujours particulièrement intrigué la communauté des cosmologistes car si elles existaient, elles auraient assez naturellement la bonne densité dans l’univers. Un grand avantage de cette hypothèse des WIMPs est qu’il est possible de l’exclure: il faut pour cela une expérience en mesure de mesurer des signaux prédits par le modèle. En l’absence de signal, l’hypothèse sera tout simplement écartée, ce qui imposerait de se concentrer sur un autre scénario. Un paramètre du modèle à tester peut être par exemple la masse de la particule de matière noire. Dans le cadre en question, cette masse peut aller de 1 GeV/c2 à 300 000 GeV/c2, soit environ de une à 300 000 fois la masse d’un proton.

Le satellite Planck a mesuré les variations de température du fond diffus cosmologique. Il s’agit d’un rayonnement produit au début de l’univers quand les premiers atomes se sont formés. La température de l’univers était alors très homogène, avec de petites fluctuations. Ces fluctuations résultent de la propagation d’ondes acoustiques (surpressions et dépressions) dans l’univers. Elles sont très précisément calculables dans le cadre de modèles bien connus, si bien qu’il est possible d’exclure tout processus qui en perturberait le mécanisme, comme par exemple une injection d’énergie modifiant les caractéristiques de ces fluctuations.

Planck-and-CMB

Le satellite Planck et la carte des fluctuations de température du fond diffus cosmologique qu'il a établi.

S’ils existaient, les WIMPs auraient la propriété de pouvoir entrer en collision les uns avec les autres et ainsi produire des particules connues. Les résultats de Planck sur la mesure des fluctuations de température montrent que dans une certaine mesure ce processus est exclu car aucune anomalie de ce type n’a été révélée dans les relevés de température de Planck. Un tel résultat est remarquable et met en avant à la fois la grande précision des mesures de Planck et la très bonne connaissance que nous avons de la physique des fluctuations dans l’univers jeune. Cette analyse permet de placer une limite inférieure sur la masse des WIMPs autour de 30 GeV/c2, au même niveau que ce qui a été fait par le satellite Fermi par une méthode totalement indépendante. Il s’agit donc d’une contrainte très robuste sur les modèles de matière noire, qui a motivé l’écriture d’un communiqué de presse par la collaboration Planck.

Toutefois, une lecture rapide du communiqué de presse, même par un spécialiste, peut laisser penser que ces mesures permettent d’exclure l’hypothèse des WIMPs. C’est en fait bien loin d’être le cas! En effet, outre le fait que certains paramètre ont été choisis dans l’analyse pour maximiser l’effet des WIMPs et donc obtenir une meilleure contrainte, l’exclusion obtenue par cette méthode concerne des particules qui seraient plus légères que 30 GeV/c2. Ceci qui laisse encore quatre décades de masse à explorer! Par ailleurs, un calcul permet de montrer qu’avec une expérience du type de Planck qui serait infiniment précise, il serait impossible d’être sensible à des WIMPs plus lourds que 200 GeV/c2 environ.

Bien qu’il eût été extrêmement satisfaisant de pouvoir définitivement exclure toute une classe d’hypothèses pour la matière noire, la chasse aux WIMPs reste donc bel et bien toujours ouverte !

 

 


11 commentaires pour “Faut il encore chercher la matière noire ?”

  1. victor Digiorgi Répondre | Permalink

    .

    Question certainement idiote :

    Pourquoi la matière noire ne serait-elle pas en réalité une déformation intrinsèque de l'espace-temps ?

    Ou plutôt :

    Qu'est-ce qui permet d'exclure une déformation de l'espace temps excluant toute présence de masse ?

    .

    • Guy Patel Répondre | Permalink

      en réponse à victor Digiorgi, l'expansodynamique conforte son intuition mais il ne s'agit pas ici d'une déformation relativiste (donc d'essence gravitationnelle) mais d'une déformation dilatatoire (donc expansive) qu'explique très bien expansodynamique.

      Je rappelle que l'expansodynamique n'est pas publiable car elle est géométriquement hypercomplexe.
      De plus s'agissant d'une nouvelle science il faut plusieurs jours pour la décrire.
      Cordialement Guy Patel.

    • Pierre Brun Répondre | Permalink

      Bonjour,
      c'est une très bonne question!
      en fait la matière noire pourrait être faite en principe de défauts topologiques, ce serait des déformations de l'espace temps dont la courbure serait vue comme une densité d'énergie, donc pouvant être interprétée comme une masse. Un exemple "simple" serait de considérer que la matière noire est faite de petits trous noirs qui se seraient formés pendant le big bang. Nous recherchons ces objets qui pourraient par exemple émettre des photons gamma, à l'occasion je posterai un billet sur le sujet! Il pourrait aussi y avoir des défauts à plus grande échelle, que l'on peut aussi rechercher en étudiant en détail le fond diffus cosmologique.

      Quoi qu'il en soit, les modèles de défauts topologiques ne sont pas toujours faciles à concilier avec les modèles de formation des galaxies, et les mécanismes de leur formation sont très incertains, mais nous les recherchons!

  2. Guy Patel Répondre | Permalink

    L'extrascolaire science expansodynamique démontre :
    1) que le big bang est totalement faux (il faudrait le remplacer par un écartèlement à rebond dilatatoire expansodynamique).
    2) que la matière noire n'existe pas (il faudrait la remplacer par les champs expansodynamiques).
    3) que l'énergie noire n'existe pas (il faudrait la remplacer par un écartèlement gravitationnel inenvisageable avec le big bang).
    4) que les multivers n'existent pas (il faudrait les remplacer par le multexpanso qui inclut des espaces en désexpansivité)
    5) que les cordes n'existent pas (il faudrait les remplacer par les spinex qui sont des ondes quantiques de dilatation de l'espace).

    C'est la raison pour laquelle cette nouvelle science hyperprédictive mais beaucoup extrascolaire est forcément rejetée.

  3. JLM Répondre | Permalink

    A propos de l'Univers:
    1-tourne-t-il sur lui-même comme tous les objets célestes ?
    2-a-t-il une vitesse (orientations et vitesse) ?Sinon comment faire le bilan E=mc² -mv²
    3-si l'univers est presque plat ,lors du big-bang il devait être sphérique,logiquement ,il devrait être alors constitué d'anneaux comme ceux de Jupiter puisque si les vitesses sont égales les distances à parcourir de certaines galaxies sont différentes .Mon raisonnement est-il correct ?
    4-la température des hémisphères de l'univers étant différentes ,y-a-t-il qu'un univers ?A moins que l'antimatière y soit pour quelque chose.

  4. JLM Répondre | Permalink

    5-Soit la vitesse de l'Univers Vu
    Soit la vitesse des galaxies Vg.
    La vitesse réelle résultante Vr sera égale à Vu+Vg -Vg étant positif dans un hémisphèreet négatif dans l'autre.
    La différence de température des 2 hémisphères peut-elle s'expliquer par :
    E=mc²-mVr²

  5. JLM Répondre | Permalink

    et 6:
    Si on détermine une vitesse de l'Univers selon un axe,on peut en déduire qu'il faut rechercher les vitesses selon les 3 axes (x,y,z).
    Et si l'Univers à une vitesse,est-il tout seul ?Ce qui reste une possibilité.

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