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A la recherche de la matière noire 2

La découverte du Boson de Higgs ne marque pas la fin de l’histoire de la physique des particules. Certes, nous connaissons désormais le principe de la masse de toute chose visible, qui repose dans cette « particule de Dieu » mise à jour par le CERN de Genève. Mais quid de la matière noire ?

Elle constituerait les 4/5e de notre Univers. Pourtant, nous n’avons aucune preuve de son existence. Au laboratoire du Gran Sasso (Italie), un programme international de recherche vient de battre le record mondial de précision d’observation de cette matière invisible… sans en relever le moindre « signe de vie ». Une question se pose alors : la matière noire existe-t-elle ?

 

À défaut de preuve, cette matière invisible n’est pour l’instant qu’une hypothèse scientifique. Elle a été formulée dans les années 1930 par l’astrophysicien Fritz Zwicky en partant du constat que le mouvement de certaines galaxies n’est pas compatible avec leur masse estimée. Leur vitesse de rotation devrait les faire exploser, se disperser. Si elles restent stables, c’est qu’une partie de leur masse ne nous est pas visible : la matière noire est née.

 

Depuis, cette hypothèse a été appuyée par de nombreuses observations cosmologiques et astrophysiques, jusqu’à devenir partie intégrante de la conception de l’Univers généralement admise par les scientifiques.

 

À partir des années 1970, profitant des progrès de la physique des particules, plusieurs laboratoires se sont mis en quête de preuves d’existence de cette matière noire. La recherche s’est peu à peu concentrée sur la mise à jour des « mauviettes », de l’acronyme WIMPs, Weakly Interacting Massive Particles (particules massives à interaction faible), a priori constitutives de cette matière noire.

 

C’est la cible du programme Xénon100, qui dispose aujourd’hui du détecteur de « mauviettes » le plus précis jamais mis au point. Écoutez les explications de Dominique Thers. Il est chercheur au laboratoire Subatech de Nantes, associé à la collaboration internationale du Gran Sasso :

 

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Xénon100 a permis de réduire la fenêtre de recherche de la matière noire © Collaboration Xénon100

Les chercheurs du Gran Sasso sont à la recherche d’une « étincelle », en réalité un signal de lumière qui pourrait être produit par la collision entre une « mauviette » et le noyau d’un atome du gaz qu’ils utilisent, le Xénon, un gaz noble choisi pour son extrême stabilité.

 

Après treize mois d’analyses, les chercheurs ne sont pas parvenus à distinguer un événement notable de ce que la physique subatomique appelle le « bruit de fond ».

 

Paradoxalement, l’absence de résultat ne fait pas moins de l’expérience un succès scientifique. Xénon100 a permis de réduire considérablement la fenêtre de recherche de la matière noire :

 

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Comme le LHC du CERN, Xénon100 est un détecteur enterré. Il contient 65 kilos de Xénon qui sont analysés en limitant l’interférence de tous les rayons qui frappent l’écorce terrestre. Xénon100 a eu des grands frères, il en aura bientôt un petit avec l’arrivée de Xénon1T (une tonne). Ce qui fait espérer à Dominique Thers que l’établissement d’une preuve d’existence de la matière noire soit proche :

 

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Xénon100  © Collaboration Xénon100

 

Si Xénon1T et ses successeurs ne trouvent aucun signe de vie de la matière noire, deux explications :

 

-         la physique subatomique s’est « trompée » de particules. Les « mauviettes » ne sont pas à l’origine de la matière noire, il faut chercher ailleurs.

 

-         La matière noire n’existe pas. C’est alors une révolution épistémologique : la physique contemporaine devra réviser le fondement même de sa conception de l’Univers.

 

Avant d’envisager cette perspective vertigineuse, il faut donner du temps à la science. Dominique Thers le dit : « le fait que l’on n’ait pour l’instant rien trouvé, ne signifie pas qu’il n’y a rien à trouver, bien au contraire... »

Erwan Pastol

Thème(s) : Information| Découverte| Espace| Physique| Cosmologie| matière noire

2 commentaires

Portrait de Anonyme Popoun10.08.2012

Il semble que votre premier fichier d'écoute ne fonctionne pas.Merci !

Portrait de Anonyme Delis09.08.2012

Excellent et merci.

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