Il est encore très tôt, mais deux articles publiés aujourd’hui ont détecté des indices de l’insaisissable matière noire dans les données recueillies par la Station spatiale internationale (ISS).
La matière noire est la substance hypothétique qui constitue 26,8 % de l’Univers connu et qui explique la cohésion de notre Univers. Pendant des décennies, les scientifiques se sont efforcés de la détecter, et maintenant ils pourraient avoir une nouvelle piste – les deux études distinctes ont montré que le nombre d’antiprotons descendant sur l’ISS est plus logique si la matière noire existe.
Personne ne prétend avoir détecté de la matière noire, alors ne paniquez pas tout de suite. Mais la chasse à la matière noire est si intense que les scientifiques recherchent activement des moyens de donner un sens à l’Univers sans elle, toute preuve validant son existence est importante.
Les chercheurs ont d’abord imaginé le concept de matière noire – un type de matière mystérieuse qui n’interagit pas avec le rayonnement électromagnétique et qui est donc invisible pour nous – pour expliquer le déséquilibre entre la quantité de matière dans l’Univers et la quantité de gravité qui maintient nos galaxies ensemble.
Le déséquilibre réside dans le fait que si l’on additionne toute la matière présente dans les étoiles, les planètes et le gaz cosmique de l’Univers, cela n’explique toujours pas pourquoi la gravité est si forte, à moins de tenir compte de la matière noire.
Bien que l’on ait trouvé des preuves de ses effets hypothétiques, rien de plus solide n’a été trouvé. Les scientifiques cherchent maintenant d’autres explications à cette gravité supplémentaire dans notre Univers.
Mais ces dernières études offrent un nouvel espoir.
Deux équipes distinctes, l’une allemande et l’autre chinoise et taïwanaise, ont analysé la quantité d’antiprotons détectés par le spectromètre magnétique alpha (AMS), une expérience mise en place à bord de l’ISS pour compter la quantité d’antiprotons tombant sur la station.
Les antiprotons sont les partenaires antimatière des protons, et ils constituent une petite partie des rayons cosmiques qui traversent constamment l’espace.
Ces antiprotons sont généralement produits par la collision entre les rayons cosmiques de haute énergie et le gaz interstellaire (nous avons pu les créer au Grand collisionneur de hadrons), mais ils sont également susceptibles d’être produits par la collision hypothétique de la matière noire, lorsque deux particules de matière noire s’annihilent mutuellement.
Pour savoir si c’est le cas ou non, les deux équipes ont établi indépendamment des prédictions sur le nombre d’antiprotons que l’expérience AMS devrait détecter dans deux scénarios, avec ou sans présence de matière noire.
L’équipe allemande a constaté que les données correspondaient beaucoup plus précisément à un modèle dans lequel l’annihilation de la matière noire avait lieu. Plus précisément, un modèle dans lequel il existait une particule de matière noire d’une masse de 80 GeV/c2.
L’équipe chinoise a utilisé un ensemble différent d’hypothèses, mais est arrivée à la même conclusion : les données AMS sont plus logiques si l’on suppose que la matière noire existe. Leur modèle prédit une particule de matière noire similaire dont la masse se situe entre 40 et 60 GeV/c2.
Plus important encore, les deux équipes ont montré indépendamment que les données correspondaient mieux aux modèles supposant la présence de matière noire qu’à ceux supposant l’absence de matière noire.
Le fait que deux équipes distinctes soient parvenues à la même réponse est prometteur, mais nous sommes encore loin de pouvoir confirmer l’existence de la matière noire.
Cependant, cette recherche correspond à un indice précédent de matière noire découvert à l’aide des données AMS – une surabondance de positrons, ou électrons d’antimatière, qui descendent de l’espace.
Certains physiciens pensent que ces derniers pourraient également être la preuve de l’existence de la matière noire, tandis que d’autres pensent que l’excès peut être expliqué par d’autres phénomènes astronomiques, tels que les pulsars.
En 2016, des chercheurs ont également découvert une surabondance de rayonnements de haute énergie au centre de la Voie lactée, que certains physiciens ont associée à la matière noire (bien que cela ait été largement débattu depuis).
“Cela pourrait n’être qu’une coïncidence”, a déclaré à Emily Conover de Science News l’ astrophysicien théorique Dan Hooper du Fermi National Accelerator Laboratory, qui n’a pas participé aux nouvelles études.
Mais “cela me semble plutôt encourageant pour cette raison”, a-t-il ajouté.
Les recherches ont été publiées ici et ici dans Physical Review Letters, et vous pouvez également les lire ici et ici sur arXiv.org.