CMB de Planck qui prouve que la matière noire représente 85 % du contenu en matière de l’univers. L’amas de galaxies 1E0657-56, dit bullet cluster. sa dynamique est une des preuve de l’existence de la matière noire. (crédit : NASA)
Depuis presque 100 ans, c’est un des plus grands mystères de l’univers. Galaxies, amas de galaxies, cosmos tout entier, il est impossible de rendre compte de leur dynamique et de leur structure sans postuler qu’ils renferment une gigantesque quantité de matière invisible, quasi indétectable, que les astrophysiciens, faute de mieux, ont baptisée « matière noire ».
Pire, cela fait une petite vingtaine d’années que les spécialistes en ont la certitude : aucune des particules décrites par le modèles standard ne peut prétendre au titre de matière noire, tant les caractéristiques de cette dernière déduites des observations astrophysiques diffèrent de celles des quarks, électrons, neutrinos et autres particules connues. Autrement dit, à ce jour, la nature de la matière noire est une énigme.
D’où l’espoir des spécialistes de l’infiniment petit de découvrir un jour dans les filets de leurs accélérateurs géants quelques grains de matière « non standard », permettant de donner corps à cette mystérieuse « masse manquante » de l’univers qui, aux dires des astrophysiciens, compte pour 85 % du contenu en matière du cosmos !
Ainsi, rien d’étonnant à ce que dès l’annonce de la possible détection d’une particule inconnue au LHC, le 15 décembre dernier, la question se soit immédiatement posée : le X est-il en passe de donner un visage à la matière noire ?
Disons-le d’emblée, à supposer que l’existence de cette hypothétique particule soit confirmée, le X ne peut en rien prétendre au titre de particule de matière noire. Il interagit bien trop fortement avec les particules standard, tel qu’en témoigne sa désintégration en deux photons, quand matière noire et matière ordinaire s’ignorent presque totalement l’une l’autre.
Simulation de l’agglomération des galaxies autour des noeuds de filaments de matière noire.
Crédit : KIPAC (Kali institut for particle astrophysics and cosmology)
En revanche, au regard du signal observé au LHC, Mihailo Backovic, à l’Université catholique de Louvain, estime que le X, outre sa désintégration en deux particules de lumière, pourrait également se désintégrer en particules de matière noire ne laissant aucune trace dans les détecteurs. De son côté, Abdelhak Djouadi, au Laboratoire de physique théorique d’Orsay a étudié la possibilité que le X soit ce que les spécialistes de la matière élémentaires appellent un médiateur de la matière noire. Soit une particule dans laquelle la matière noire serait susceptible de se désintégrer avant que cette dernière ne se désintègre à son tour en particules standard. Dans les deux cas, les calculs conduisent à des caractéristiques pour la matière noire compatibles avec celles déduites des observations astrophysiques.
Cela dit, comme le fait remarquer Adam Falkowski, également au Laboratoire de physique théorique d’Orsay :
« Ce n’est pas très compliqué d’intégrer la particule compatible avec le signal observé au LHC dans un modèle qui rende compte de la matière noire. Pour autant, il est important d’ajouter que tous ces modèles peuvent très bien se passer d’une telle particule. Autrement dit, ce n’est pas une prédiction générique de ceux-ci, mais plutôt un ajout à la main. »
D’un mot, il est trop tôt pour conclure… Comme il est trop tôt pour affirmer qu’une nouvelle particule inconnue s’est manifestée dans les détecteurs géants de l’accélérateur du Cern, près de Genève. Pour autant, comment le nier : les perspectives potentiellement ouvertes par le X sont gigantesques. A commencer par celle qui verra peut-être la résolution du plus grand mystère cosmologique contemporain.
— par Mathieu Grousson
Mathieu Grousson est un journaliste collaborateur de Science & Vie spécialiste de la physique fondamentale. Suivez son blog “Particule X” :
