La matière noire pourrait être constituée de particules super lourdes presque aussi grosses que des cellules humaines

Habituellement, lorsqu’une nouvelle particule est découverte ou que son existence est supposée, elle se situe à une échelle si minuscule qu’il nous est difficile de l’imaginer. Mais ce n’est peut-être pas le cas de la matière noire, car des chercheurs ont trouvé des preuves suggérant que ces particules mystérieuses et invisibles pourraient avoir une taille équivalente à un tiers de celle d’une cellule humaine et être suffisamment denses pour créer un mini trou noir.

Bien qu’elles représentent cinq sixièmes de toute la matière de l’Univers, personne ne sait vraiment ce qu’est la matière noire, comment elle fonctionne, ni même à quoi elle pourrait ressembler. Malgré sa nature mystérieuse, les scientifiques supposent que la matière noire doit exister sous une forme ou une autre pour représenter la quantité de masse nécessaire à l’existence et au fonctionnement de l’Univers.

Sachant cela, des chercheurs de l’université du Danemark du Sud ont décidé d’étudier la taille de ces hypothétiques particules cachées. Selon l’équipe, la matière noire pourrait peser plus de 10 milliards de milliards (10^9) de fois plus qu’un proton.

Si cela est vrai, une seule particule de matière noire pourrait peser environ 1 microgramme, ce qui représente environ un tiers de la masse d’une cellule humaine (une cellule humaine typique pèse environ 3,5 microgrammes), et juste en dessous du seuil à partir duquel une particule peut devenir un trou noir.

Les chercheurs sont parvenus à ce chiffre en créant un nouveau modèle pour une particule superlourde qu’ils appellent la particule PIDM (Planckian Interacting Dark Matter). Ces particules supermassives appartiennent à une catégorie de particules connues sous le nom de “particules massives à interaction faible”, ou WIMPS.

Jusqu’à présent, les chercheurs ont suggéré que les WIMPs avaient une masse d’environ 100 fois celle d’un proton, rapporte Charles Q. Choi pour LiveScience, mais si l’existence des WIMPS fait l’objet d’une hypothèse depuis des années, les preuves de leur existence font cruellement défaut, comme tout ce qui concerne la matière noire. Cela laisse ouverte la possibilité que les particules de matière noire soient composées de quelque chose de très différent, dit Choi.

Si l’équipe danoise a raison au sujet de la taille des particules de matière noire, cela signifie que la matière noire est trop grande pour que les chercheurs puissent la recréer avec des accélérateurs de particules. Au lieu de cela, les preuves de l’existence de la matière noire pourraient se trouver dans le rayonnement de fond cosmique de l’Univers, qui est en fait la lumière laissée par le Big Bang.

En résumé, lorsque le Big Bang s’est produit il y a 13,8 milliards d’années, l’Univers a connu une croissance rapide, une période que les chercheurs appellent “inflation”. L’étape suivante sur la carte du développement de l’Univers s’appelle le réchauffement, qui, entre autres choses, a créé des particules. C’est ici, pendant le réchauffement, que les particules supermassives de matière noire pourraient s’être formées pour la première fois.

“Toutefois, pour que ce modèle fonctionne, il aurait fallu que la chaleur dégagée lors du réchauffement soit beaucoup plus élevée que ce qui est généralement supposé dans les modèles universels”, explique M. Choi. “Un réchauffage plus chaud laisserait à son tour une signature dans le rayonnement de fond cosmique que la prochaine génération d’expériences sur le fond cosmique pourrait détecter.”

Évidemment, si nous finissons par observer des preuves directes de la présence de matière noire, cela solidifierait de nombreuses hypothèses sur le fonctionnement et la formation initiale de l’Univers. Toutefois, avant d’en arriver là, nous avons besoin de meilleurs outils, que le cosmologiste de l’université du Danemark du Sud, McCullen Sandora, estime que nous devrions avoir dans la prochaine décennie

D’ici là, nous ne pouvons que spéculer sur le fonctionnement de la matière noire et sur la manière dont elle s’intègre dans des hypothèses et des modèles déjà anciens.

Vous pouvez consulter le rapport de l’équipe dans Physical Review Letters.