dans

Les «  portails gravitationnels  » pourraient transformer la matière noire en matière ordinaire, proposent des astrophysiciens

Les astrophysiciens ont une idée qui pourrait aider à résoudre deux mystères: la raison de l’abondance bizarre de rayonnement de très haute énergie provenant du centre de notre galaxie et l’identité de substance invisible appelée matière noire qui a perplexe le monde depuis sa découverte il y a environ 50 ans.

Et l’idée a un nom super cool: les portails gravitationnels. L’idée va, lorsque deux particules de matière noire (quelles qu’elles soient) sont aspirées dans l’un de ces portails, elles s’oblitèrent l’une l’autre et crachent d’une force choquante rayons gamma.

Cette ligne de pensée peut potentiellement expliquer pourquoi le centre galactique – où l’on pense que des amas denses de matière noire se cachent – est plein de rayons gamma; et cela pourrait éclairer la façon dont la matière noire se comporte et pourrait parfois interagir avec la matière normale de notre univers.

En rapport: Les 11 plus grandes questions sans réponse sur la matière noire

Qu’est-ce que la matière noire doit être

Plus de 80% de la matière de notre univers est d’une forme inconnue du modèle standard de la physique des particules. Les scientifiques l’appellent «matière noire», car elle n’interagit pas avec la lumière. Le premier indice de l’existence de la matière noire est venu dans les années 1970, lorsque l’astronome Vera Rubin a remarqué que les galaxies tournaient beaucoup trop rapidement – sans source supplémentaire et cachée de la gravité, ils auraient dû se déchirer il y a des siècles.

Pendant des décennies, les astronomes ne savaient pas s’ils devaient changer leur compréhension de la gravité, ajouter plus de matière régulière mais vraiment sombre à l’univers ou inclure un tout nouvel ingrédient. Mais année après année, l’observation après observation a limité les choix. Aucune théorie de la gravité modifiée ne peut expliquer toutes les observations. Et les physiciens ont imposé des limites fermes à la quantité de matière normale (brillante, sombre et tout ce qui se trouve entre les deux) dans le cosmos.

Cela laisse de la matière noire pour expliquer les galaxies rapides. Cette matière serait un nouveau type de particule, avec une identité (ou des identités) inconnue. Il n’interagit pas avec la lumière, sinon nous l’aurions déjà vu. Il n’interagit pas avec le forte force nucléaire – qui lie les particules de matière – sinon les scientifiques auraient détecté son influence dans des expériences atomiques. Cela pourrait parler de la force nucléaire faible, mais cette force est si faible et à courte portée qu’il est difficile d’observer tout écart dans les résultats attendus.

A lire :  30% des personnes atteintes de COVID-19 présentent des symptômes jusqu'à 9 mois plus tard

Des milliards de particules de matière noire peuvent couler à travers vous en ce moment, invisibles et silencieuses.

Cependant, la matière noire trahit sa présence par gravité, car chaque forme de masse et d’énergie dans l’univers exerce une sorte d’influence gravitationnelle. Le seul moyen infaillible d’étudier la matière noire est donc ses interactions gravitationnelles avec la matière normale, telles que les mouvements des étoiles à l’intérieur des galaxies.

Mais il peut y avoir un autre moyen.

Le cas des électrons en excès

Dans une étude publiée le 28 janvier dans la base de données de pré-impression arXiv, les physiciens ont proposé une nouvelle théorie pour expliquer ce qu’est la matière noire et comment elle se comporte. Mais avant de plonger dans leur idée, nous devons introduire un indice de plus dans cette chasse à la matière noire. L’indice se présente sous la forme d’une étrange abondance de rayons gamma observés émanant du centre de notre galaxie de la Voie lactée.

En rapport: 11 faits fascinants sur notre galaxie de la Voie lactée

Les rayons gamma sont la forme de rayonnement la plus énergétique possible, et ils n’apparaissent généralement qu’à partir de certains événements à haute énergie, tels que les étoiles qui deviennent des supernova. Mais il y a plus de rayons gamma que ce à quoi vous vous attendez dans le centre galactique étant donné la rareté de ces événements cataclysmiques. Il est donc possible, cette théorie proposée, que les rayons gamma émergent comme un sous-produit d’électrons de haute énergie.

Ces électrons de haute énergie, qui sont une sorte de particule connue sous le nom de «leptons» et beaucoup plus facile à produire que les rayons gamma directement, émanent d’une source et voyagent à travers le centre galactique. Les électrons eux-mêmes sont indétectables (ils sont très, très petits), mais lorsqu’ils inondent l’espace interstellaire, ils peuvent parfois percuter un photon passant au hasard (une particule lumineuse).

Ce photon, probablement quelque chose d’inoffensif et de faible énergie, entre en collision avec l’électron agressif; la collision augmente tellement l’énergie du photon qu’elle commence à émettre des rayons gamma que nous pouvons voir.

A lire :  Mark Kelly devient le 4e astronaute élu au Congrès

Ces collisions expliquent potentiellement les rayons gamma en excès, mais d’où viennent ces électrons de haute énergie?

Sauter à travers le portail

Récapitulons ce que nous savons. Premièrement, la matière noire n’interagit que par gravité. Deux, haute énergie leptons flotter autour du centre galactique pourrait expliquer les rayons gamma supplémentaires que nous y voyons. Troisièmement, parce que dans notre propre galaxie, le noyau a la densité de matière la plus élevée, nous pensons qu’il y a aussi une grande concentration de matière noire.

Coïncidence? Ou conspiration?

Le lien entre ces deux observations porte un nom tout à fait génial: les portails de gravité leptophile, comme détaillé par Sun Xu-Dong et Dai Ben-Zhong, du China Key Laboratory of Astroparticle Physics, dans leur article arXiv. L’étude n’a pas encore fait l’objet d’un examen par les pairs.

Commençons par la partie « portails gravitaires ». Pour autant que nous comprenions la gravité, cela ne fait que tirer sur des choses. La Terre tire sur le lune; le soleil tire sur la Terre; les étoiles d’une galaxie tirent les unes sur les autres, et ainsi de suite. Et la gravité fait un très, très bon travail de traction.

Donc, à première vue, la seule chose que la gravité peut faire sur la matière noire est… tirer.

Mais notre compréhension de la gravité est incomplète. La physique peut expliquer que la gravité fonctionne à grande échelle, mais il n’y a pas de théorie quantique de la gravité, qui décrirait une forte gravité fonctionnant à de très petites échelles. Et dans ce régime, la gravité pourrait réserver quelques surprises.

Les autres forces de la nature sont capables d’annihiler, de transformer et de créer des particules à tout moment. La force nucléaire faible, par exemple, peut transformer un proton en neutron, déclenchant une désintégration radioactive. Une particule et son antiparticule peuvent se connecter via la force électromagnétique, s’annihilant dans une rafale de rayonnement.

Alors peut-être que la gravité, dans des cas extrêmes, peut rassembler deux particules de matière noire et les détruire, les transformant en… n’importe quoi, vraiment.

Et selon le modèle théorique esquissé par les chercheurs, peut-être que ces particules de matière noire peuvent se transformer en leptons. D’où la partie «leptophile» du nom, qui signifie «aimant lepton».

Selon la nouvelle théorie, les particules de matière noire peuvent parfois s’annihiler les unes les autres par rien de plus que des interactions gravitationnelles fortuites. Ces interactions fortuites sont connues dans le jargon de la physique sous le nom de «portails gravitationnels», car elles offrent un moyen aux particules d’interagir uniquement par la gravité. Le produit de cette collision est un électron à haute énergie. Ces interactions seraient beaucoup plus courantes dans le centre galactique, où la densité de matière noire est probablement la plus élevée. Ces électrons se déplaceraient ensuite, frappant finalement un photon de faible énergie et se transformant en un rayon gamma, provoquant l’excès que nous observons.

A lire :  La nouvelle IA `` Ramanujan Machine '' découvre des motifs cachés dans les nombres

Oui, cette idée est exagérée. Mais étant donné que les physiciens sont dans le noir en ce qui concerne l’identité de la matière noire, de nouvelles idées sont toujours les bienvenues. Et cette théorie a été spécifiquement conçue pour correspondre à l’observation des rayons gamma. Mais une fois que cette porte a été ouverte, permettant aux particules de matière noire de se transformer en matière régulière (leptons, dans ce cas), un travail plus théorique peut être fait pour voir s’il existe d’autres moyens de tester la théorie.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

45secondes est un nouveau média, n’hésitez pas à partager notre article sur les réseaux sociaux afin de nous donner un solide coup de pouce. 🙂

  • Tabouret de bar design 'ASTRO' en matière synthétique noire et métal brossé
    Le tabouret ASTRO allie robustesse et confort d'assise tout en offrant un design épuré. L'assise est en matière synthétique rembourrée et le piètement en acier brossé inoxydable. Le mariage de ces 2 matériaux vous garanti un look contemporain dans votre cuisine, salon ou coin bar !
  • Chaise de jardin / terrasse 'SISTER' noire en matière plastique
    La chaise SISTER fait partie de la même collection que les chaises BLOW . Ces 2 modèles disposent d'exactement les mêmes caractéristiques. La chaise SISTER est équipée d'accoudoirs, seule différence avec l'autre modèle. Vous souhaitez optimiser encore un peu plus le confort de vos invités ? Optez pour les
  • Chaise moderne 'GEO' noire transparente en matière plastique
    La chaise GEO est entièrement composée de polycarbonate, matière très résistante à l'usure normale et aux UV. Doté d'une finition de qualité et d'un design unique, cette chaise moderne ravivera votre intérieur. Son style minimaliste et épuré ne laissera pas vos invités indifférents !