Matière noire/Développement et avancement.

La NASA a-t-elle la preuve de l’existence de la matière noire ?

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 18/08/2006 à 20h31

La matière noire n'est-elle qu'une rustine du modèle standard ? Selon la NASA non, puisqu'elle pense avoir les preuves de son existence et les rendra publiques lundi 21 août dans la soirée.

Cela fait déjà plusieurs années que l’amas de galaxies dénommé 1 E0657-56 fait l’objet d’une étude intensive. Pourquoi ?

Parce que, en plus d’avoir des caractéristiques exceptionnelles, on en parle souvent comme un exemple possible de preuve assez forte de l’existence de la fameuse et controversée matière noire, invoquée par les astrophysiciens et les cosmologistes pour expliquer aussi bien la dynamique des galaxies, des amas de galaxies, que la naissance de ces grandes structures de l’Univers !

Or, la NASA vient juste d’annoncer qu’elle donnera une conférence ce lundi 21 Août 2006 sur la découverte de celle-ci, et justement, ce serait à partir de ce fameux amas appelé familièrement le « Bullet cluster ».

Le Bullet cluster

Présentons-le un peu. Il s’agit en fait d’un petit amas fonçant à près de 4500 km/s dans un plus gros amas, sa distance étant estimée à 4 milliards d’années-lumière (décalage spectrale de z=0,3) et sa taille à 1,6 millions d’années-lumière (0,5 Méga parsec). Sous le choc, le gaz chaud inter amas, qui rayonnait déjà en rayons X avec une température de plusieurs millions de degrés, voit sa température monter à près de 160 millions de degrés et sa luminosité s’accroître par la même occasion. A ce jour, c’est l’amas le plus chaud et le plus brillant connu.

C’est donc une cible de choix pour le télescope en rayons X, Chandra, qui a fourni, depuis quelques années déjà, l’image ci-dessous où l’on distingue bien le plus petit amas sur la droite.

Matière noire/Développement et avancement. Bullet1

Carte en couleur de la luminosité en rayons X de l'amas, la zone bleue étant la moins lumineuse.

On voit aussi très bien l’onde de choc, semblable à la vague d’étrave d’un navire dans l’eau, laissée dans le gaz inter amas. Et alors ? Là où cela devient plus intéressant, c’est en observant l'amas dans le visible : on peut alors voir des effets de lentilles gravitationnelles. On sait depuis Einstein que la gravitation affecte la trajectoire de la lumière et qu’une masse suffisamment importante peut courber un ensemble de rayons lumineux comme le ferait une lentille.

Or, l’effet de la courbure donne une estimation de la masse, et on observe dans 1 E0657-56 que les zones de densité maximale de masse ne coïncident pas avec les zones où se trouve le gaz rayonnant en X ! Un résultat apparemment incompatible avec une modification de la loi de la gravitation à grande échelle proposée par MOND pour expliquer les courbes de vitesse de rotation des galaxies ! En effet, la vitesse anormalement élevée des galaxies dans un amas serait due, selon cette théorie, à une modification de la loi de la gravitation à grande échelle et pas à la présence d'une composante non lumineuse de matière. Si c'était le cas, les zones de masses plus importantes devraient probablement toujours être associées malgré tout aux zones de luminosité maximales où se trouve la matière normale.

Sur l’image ci-dessous, on observe bien que les courbes d’iso-densités de masse sont nettement en décalage avec les zones d’émission maximum en X.

Matière noire/Développement et avancement. Bullet2

En vert, les courbes de même densité de masse déduites de l'intensité des effets de lentilles gravitationnelles.

Ces résultats et cette interprétation sont connus depuis plus de 2 ans, il semblerait donc que la NASA ait effectué des mesures encore plus précises et complètes, enfonçant le clou. De plus, il serait possible d’extraire des informations sur la nature de la matière noire. Quand on sait que la détermination de celle-ci peut donner des renseignements sur le type de théorie au-delà du modèle standard, comme la supersymétrie ou la théorie des cordes, on comprend aisément ce qui est peut être en jeu. S’agit-il vraiment de cela ?

Source : http://www.futura-sciences.com/news-nasa-t-elle-preuve-existence-matiere-noire_9498.php

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Bientôt de la matière noire fabriquée en laboratoire

Par Dominique Selse, Tech&Co, le 03/08/2006 à 11h21

Selon un « pré-papier » qui vient d’être publié par le bulletin High Energy Physics – Experiment, des chercheurs du Laboratoire DESY en Allemagne affirment qu’ils seront capables avant la fin de l’année de créer de la matière noire artificielle. Et ainsi de capturer un « axion », particule jusqu’ici hypothétique et candidate privilégiée par les physiciens pour expliquer l’existence de la matière noire.

La matière noire constitue l’une des grandes énigmes scientifiques. Son existence est démontrée sur le papier grâce à un calcul à partir de données cinématiques parfaitement connues, comme la vitesse de rotation des galaxies : l’univers dissimulerait environ 90% de sa masse totale ! La partie cachée serait disposée autour des galaxies baignant dans un halo sphérique, pour l’instant invisible de nos instruments. D’où le nom de matière noire pour cette « masse manquante» qui intrigue depuis plus d’un demi-siècle.

De quoi est faite la matière noire ? Nous n’en savons pas grand-chose, car jusqu’ici elle n’a pas pu être observée. Les objets sensés la composer n’émettent ni n’absorbent aucun rayonnement. N’ayant pas été détectés gravitationnellement, on en déduit qu’ils ne sont pas ou très peu massifs. Alors, baryons ? Monopôles magnétiques ? Cordes cosmiques ?...

Des axions capables de traverser les murs

Selon Andreas Ringwald et son équipe du laboratoire DESY (Deutsches Electronen-Synchrotron) à Hambourg, comme pour la majorité des scientifiques, ce pourrait être des axions, pour lesquels est en train de se préparer une expérience avec un laser à électrons libres (1). Particule hypothétique neutre et de très faible masse, l’axion serait produit au cœur du soleil par l’action des photons thermiques diffusant à partir des protons et des électrons.

La « manip » qui va être mettre mise en place ne nous est pas totalement inconnue : Futura Sciences a pu, en avril dernier, relater l’expérience italienne PVLAS (Probing vacuum with polarized light) qui a été menée au laboratoire INFN (Istituto Nazionale di Fisca Nucleare) de Legnaro, près de Padoue en Vénétie. Principe : la polarisation d’un faisceau lumineux à travers le vide peut être modifiée par un champ magnétique. Selon les Italiens, un tel phénomène de déviation de la lumière par le vide pourrait s’expliquer par l’interaction des photons avec un axion.

Les physiciens allemands vont donc pointer un laser dans le vide, lui faire traverser un premier champ magnétique puis le projeter sur un mur. Une fraction des photons, en vertu des résultats italiens, devrait se transformer en axions sous l’effet du champ, et traverser le mur du fait de leur très faible interaction avec la matière. Un second champ magnétique de l’autre côté du mur transformera à son tour une part de ces nouvelles particules en restituant des photons.

A défaut de pouvoir l’observer à l’état naturel, les chercheurs vont donc essayer de fabriquer de toute pièce de la matière noire en laboratoire. « Si nous produisons effectivement des axions fin 2006 », a conclu Andreas Ringwald, « nous lancerons une deuxième expérience mi-2007 pour étudier en profondeur leurs caractéristiques. »

(1) High Energy Physics - Experiment, abstract - hep-ex/0606058, “Production and Detection of Axion-Like Particles at the VUV-FEL: Letter of Intent”. Ulrich Koetz, Andreas Ringwald et Thomas Tschentscher (DESY).

Matière noire/Développement et avancement. Axion

La galaxie NGC 3198, abondamment étudiée, pourrait être composée en majorité de matière noire dont les axions sont considérés à ce jour comme les particules constitutives les plus probables.
Crédits : University of Florida

Source : http://www.futura-sciences.com/news-bientot-matiere-noire-fabriquee-laboratoire_9415.php

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