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La course à la matière noire

Slate.fr, mis à jour le 06.01.2011 à 10 h 51

Une équipe de physiciens et d'anciens mineurs sont en train de transformer une ancienne mine d'or dans le Dakota du Sud en laboratoire et détecteur de matière noire, rapporte Popsci. Les mineurs ont extrait l'équivalent de 3,5 milliards de dollars en or entre 1876 et 2002, et la mine de Lead était le business principal de la ville, sa fermeture laissant un trou de 8.000 pieds (2,4 km) dans la terre, jusqu'à ce que la Fondation nationale de science américaine décide d'y installer son laboratoire d'ingénieurie et de science à de très grandes profondeurs en sous-sol.

Le projet américain est l'un des dix efforts en cours dans le monde pour trouver une preuve de matière noire, et comme tous ces autres programmes dans la course au prix Nobel, les 50 chercheurs du laboratoire espèrent bien arriver premiers. Mais ils rencontrent tous pour l'instant des problèmes techniques: les scientifiques d'Homestake n'ont pas encore de détecteur entièrement prêt à être utilisé, et vont devoir faire sans le financement fédéral annoncé. Ceux du Minnesota ont médiatisé leur découverte de Wimps (lire ci-dessous) en 2009, alors que ce n'était en fait qu'une fausse alerte. Un projet en Italie fonctionne déjà, mais avec un détecteur plus petit et moins sensible, et qui n'a rien détecté pour l'instant.  

Personne ne sait ce qu'est la matière noire, ni même si elle existe réellement. Pour l'instant, elle est simplement un paramètre, un «x» utilisé dans toutes sortes de calculs et d'équations qui cadrent les observations astronomiques avec les lois de la physique. Elle vient de deux calculs de masse réalisés par un astronome suisse en 1933, qui auraient dû avoir les mêmes résultats selon les lois de la physique. Le scientifique nomma la différence entre les deux résultats finalement obtenus «matière noire». Depuis, de nombreux autres chercheurs ont documenté des différences similaires dans leurs calculs sur d'autres galaxies, au point, assure Popsci, d'en tirer que plus de 80% de la matière contenue dans l'univers nous est invisible.

La plupart des physiciens pense que la matière noire existe et qu'elle est probablement faite de Wimps, des particules massives intéragissant faiblement avec la matière «normale», mais cette théorie n'est qu'une théorie puisque personne n'a pu directement observer ces Wimps. Ce sont ces particules que tous les programmes recherchent, enterrés au fond d'anciennes mines, égoûts, ou sous des montagnes pour se protéger d'autres particules cosmiques qui pourraient passer pour des Wimps mais n'en sont pas.

Si les programmes ne trouvent pas de Wimps, c'est le modèle standard de la physique des particules —et notre compréhension de l'univers– qui serait remis en question, s'inquiète le chercheur en charge du projet de Homestake:

«Si on se rend compte que la matière noire n'est pas faite de Wimps, ça sera beaucoup plus décevant sur le plan philosophique que sur le plan personnel, parce que le genre humain ne saura pas ce qu'est la matière noire. On est tout à fait préparé à ne pas les découvrir nous-mêmes. Mais si nous, en tant que communauté [de physiciens et d'astrophysiciens] n'en trouvons pas, ça sera terriblement décevant.»

Photo: un amas de galaxie, image prise par le télescope Hubble / NASA via Wikimedia Commons

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