La traque de la matière noire entre dans une nouvelle ère

Radio-Canada avec Agence France-Presse
Le spectromètre magnétique Alpha Le spectromètre magnétique Alpha  Photo :  NASA

Une expérience menée sur la Station spatiale internationale (SSI) pourrait fournir les toutes premières observations quantifiables de l'existence de la matière noire, une composante mystérieuse de l'Univers.

Le spectromètre magnétique Alpha (SMA) est l'instrument principal d'une expérience de physique des particules attachée à la SSI depuis 2011. Ce détecteur a pour objectif de mieux comprendre certains phénomènes liés à la matière non ordinaire, comme la nature de la matière noire et l'abondance de l'antimatière dans l'Univers.

Rappelons que la présence de matière noire dans l'Univers n'est jusqu'à présent détectée qu'indirectement par ses effets gravitationnels.

Toutefois, la nature de cette matière furtive demeure l'un des plus grands mystères de la physique moderne.

Vue d'artiste de la distribution de matière noire telle que nous l'imaginons autour de la Voie lactée Vue d'artiste de la distribution de matière noire telle que nous l'imaginons autour de la Voie lactée  Photo :  ESO
Ce qui compose l'Univers...

La matière visible ne représente que 4 % à 5 % de l'Univers. Outre cette matière, le cosmos serait composé de 23 % de matière noire et de 72 % d'énergie sombre, une force qui expliquerait l'accélération de l'expansion de l'Univers.
Un autre plan du spectromètre magnétique Alpha Un autre plan du spectromètre magnétique Alpha  Photo :  NASA

L'invisible matière noire formerait donc près d'un quart de l'Univers. Le Pr Samuel Ting, Prix Nobel de physique en 1976 et chercheur au MIT, et ses collègues expliquent avoir observé l'existence d'un excès d'antimatière, d'origine inconnue, dans le flux des rayons cosmiques captés en orbite, qui pourrait avoir résulté de l'annihilation de particules de matière noire.

Ces résultats sont publiés dans la revue Physical Review Letters.

L'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), qui participe à l'expérience, affirme que ces données sont compatibles avec la théorie des positrons (une particule d'antimatière) qui pourraient provenir de la destruction de particules de matière noire entrant en collision entre elles dans l'espace.

Ces observations ne sont toutefois pas encore suffisamment concluantes pour écarter d'autres explications, comme un pulsar ou une étoile à neutron.

« Au cours des prochains mois, le SMA pourra nous dire avec certitude si ces positrons sont bien la signature de matière noire ou s'il s'agit d'autre chose. » — Samuel Ting
Le saviez-vous?

Le SMA est le premier spectromètre magnétique envoyé dans l'espace. Il a coûté 2,5 milliards de dollars.

Les équipes scientifiques européennes et américaines ont analysé quelque 25 milliards de particules.

Ce modèle n'inclut pas la gravité, une des principales forces du cosmos, d'où le besoin d'une théorie plus large, et les indices de recherche les plus prometteurs pointent vers la matière noire.

Cette matière serait formée de particules exotiques de grande masse, de six fois celle des particules ordinaires, regroupées sous le nom de WIMP (Weakly interacting massive particles ou particules massives interagissant faiblement) qui ont de faibles interactions avec la matière visible.

« Cette mystérieuse matière noire tient ensemble notre galaxie et le reste de l'Univers et nous avons de solides indices montrant qu'elle est formée de quelque chose de nouveau. » — Michael Turner, Institut de physique Kavi
Le grand collisionneur de hadrons Le grand collisionneur de hadrons  Photo :  CERN
Le saviez-vous? 

  • Les scientifiques comptent également sur le grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN, le plus grand accélérateur de particules au monde dont la puissance devrait permettre de briser des électrons, des quarks ou des neutrinos, pour débusquer la matière noire.
  • L'idée de la matière noire est née il y a 80 ans lorsque l'astrophysicien américano-helvétique Fritz Zwicky a découvert qu'il n'y avait pas assez d'étoiles ou de masse dans les galaxies observées pour que la gravité puisse les tenir ensemble.