Le plus grand collisionneur de hadrons ATLAS pourrait prochainement générer de la matière noire sous forme de jets de particules

Les galaxies dans notre Univers semblent accomplir une prouesse remarquable. Leur rotation rapide défie la logique, car la gravité générée par la matière observable à l’intérieur ne devrait pas suffire à les maintenir ensemble ; théoriquement, elles auraient dû se désintégrer depuis longtemps. Cette situation s’applique également aux amas de galaxies. C’est pourquoi les chercheurs sont convaincus qu’un élément invisible intervient : quelque chose qui n’a pas encore été directement détecté confère à ces galaxies une masse supplémentaire, créant ainsi le surplus de gravité nécessaire pour les maintenir cohérentes. Cette entité mystérieuse est connue sous le nom de “matière noire”.

La matière noire

À la différence de la matière ordinaire, la matière noire ne réagit pas à la force électromagnétique. Par conséquent, elle ne peut ni absorber, ni refléter, ni émettre de la lumière, ce qui rend sa détection extrêmement ardue. Les scientifiques ont inféré l’existence de la matière noire uniquement à partir de son effet gravitationnel apparent sur la matière visible. La masse de la matière noire semble être environ six fois supérieure à celle de la matière observable, représentant ainsi environ 28 % de la composition totale de l’Univers. Cela suscite une réflexion profonde : la matière que nous connaissons, constituant toutes les étoiles et les galaxies, ne représente qu’une infime fraction, soit 6 % de l’Univers. La nature de la matière noire demeure énigmatique. Selon l’une des théories, elle pourrait être composée de particules dites “supersymétriques”, des particules hypothétiques associées à celles déjà connues dans le Modèle standard. Les expériences menées au Grand collisionneur de hadrons (LHC) pourraient apporter des éléments plus probants sur la nature de la matière noire.

Des hypothèses suggèrent que les particules constituant la matière noire pourraient avoir une masse suffisamment légère pour être produites au sein du Grand collisionneur de hadrons (LHC). Dans ce scénario, ces particules traverseraient les détecteurs sans être détectées, mais porteraient néanmoins de l’énergie et de l’impulsion. Ainsi, il serait possible d’inférer leur existence à partir de l’énergie et de l’impulsion manquantes après une collision. Les candidats potentiels à la matière noire sont souvent liés à des extensions du Modèle standard de la physique, telles que la supersymétrie et les dimensions supplémentaires. Une de ces théories évoque même l’idée d’une “vallée cachée”, un monde parallèle constitué de matière noire, ayant peu en commun avec la matière que nous connaissons. La confirmation de l’une de ces théories permettrait aux scientifiques de mieux comprendre la composition de l’Univers, notamment en ce qui concerne la manière dont les galaxies maintiennent leur cohésion.

L’énergie sombre

L’énergie sombre constitue environ 69 % de la composition totale de l’Univers et semble être liée au vide spatial. Sa distribution est homogène à travers l’Univers, non seulement dans l’espace mais aussi dans le temps, ce qui signifie que son effet ne s’affaiblit pas avec l’expansion de l’Univers. Cette répartition uniforme indique que l’énergie sombre n’exerce pas d’effet gravitationnel local, mais plutôt un impact global sur l’ensemble de l’Univers. Il en découle une force répulsive qui contribue à accélérer l’expansion de l’Univers. Le taux d’expansion et son accélération peuvent être mesurés par des observations et en appliquant la loi de Hubble. Ces mesures, combinées à d’autres données scientifiques, ont corroboré l’existence de l’énergie sombre et ont fourni une estimation de la quantité que représente cette substance énigmatique.

LHC – ATLAS, LE GRAND COLLISIONNEUR DE HADRONS