21 juin 2023 – La matière noire, sur laquelle de nombreux scientifiques travaillent, est une forme hypothétique de matière qui ne peut pas être transmise directement car elle n’interagit pas avec la lumière ou d’autres formes d’électromagnétisme.
Sa présence est cependant déduite de ses effets gravitationnels sur la matière visible et les structures de l’univers. L’une des principales raisons pour lesquelles la matière noire est proposée est l’observation de la rotation des galaxies.
Les étoiles à la périphérie des galaxies se déplacent plus rapidement que ce que l’on pourrait attendre en se basant uniquement sur la quantité de matière visible dans ces galaxies. Pour expliquer ces mouvements, il est nécessaire de postuler la présence de matière supplémentaire, invisible, qui exerce une force gravitationnelle sur les étoiles.
DES CHOSES IMPOSSIBLES SANS CETTE MATIÈRE NOIRE
La matière noire est également évoquée pour expliquer la formation des grandes structures de l’univers, telles que les amas de galaxies et les filaments cosmiques. Sans la présence de matière noire, les simulations informatiques basées uniquement sur la gravité ne peuvent pas reproduire ces structures présentées.
Malgré toutes les pistes étudiées, à ce jour, la nature exacte de la matière noire reste inconnue. Elle pourrait être composée de particules non détectées, appelées WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), qui interagissent très faiblement avec la matière ordinaire.
D’autres théories nécessitent que la gravité pourrait être modifiée aux échelles cosmologiques, éliminant ainsi le de matière noire. Cependant, aucune de ces hypothèses n’a encore été élaborée expérimentalement.
La recherche sur la matière noire se poursuit progressivement, et des expériences sont obtenues dans des accélérateurs de particules et des observatoires pour tenter de détecter directement des signes de matière noire ou de fournir des indices sur sa composition.
UNE ASSOCIATION POUR ESSAYER DE COMPRENDRE
Le CNRS et des centres de recherche allemands de l’Association Helmholtz viennent de associer pour créer le Dark Matter Lab (DMLab). Un laboratoire international qui sera dédié à la recherche sur cette mystérieuse substance qu’est la matière noire. Crée fin mai 2023, il sera installé dans des locaux du Deutsches Elektronen-Synchrotron à Hambourg.
Comme le soulignent les scientifiques la matière noire est l’une des plus grandes énigmes de l’astrophysique : dans les galaxies et amas de galaxies, la matière visible ne suffit pas à rendre compte de la masse totale nécessaire pour expliquer les observations astronomiques. Il faut ajouter une matière « noire », invisible, interagissant très peu avec la matière ordinaire. Bien qu’elle représente, selon les estimations, 26 % de la densité d’énergie totale de l’Univers, cette matière noire reste aujourd’hui hypothétique et sa nature encore inconnue.
Pour relever le défi de sa compréhension, le CNRS fonde le DMLab aux côtés du Deutsches Elektronen-Synchrotron (Synchrotron allemand à électrons), du GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (Centre de recherche sur les ions lourds) et du Karlsruher Institut für Technologie (Institut de technologie de Karlsruhe) ont décidé d’unir leurs forces. Un espoiur pour la compréhension de cette matière noire car ces institutions de recherche comptent parmi les plus importantes et prestigieuses en Allemagne.
Construit sur la complémentarité des expertises allemandes et françaises pour peser dans la compétition internationale, le DMLab vise à développer et renforcer les collaborations bilatérales existantes et à venir entre les deux pays et à stimuler le potentiel de découvertes dans le domaine de la matière noire. L’effet de levier de l’IRL permettra également d’appuyer les demandes de financements des équipes auprès des fonds français et allemands mais également européens et de renforcer les connexions avec de multiples partenaires allemands.
DES AXES DE RECHERCHES
Parmi les axes scientifiques qui seront approfondis au DMLab figurent la recherche directe de matière noire, l’étude des ondes gravitationnelles et des astroparticules, le développement de nouvelles techniques d’accélération de particules, l’amélioration des détecteurs, la physique théorique, et enfin la gestion et le traitement des données générées dans ces expériences. Si vous souhaitez en savoir plus sur les grands mystères de l’espace, nous vous renvoyons vers l’émission « Univers, trous noir et espace-temps » avec l’astrophysicien Jean-Pierre Luminet.
