Nous savons que la matière noire existe. De plus, les scientifiques auraient du mal à expliquer ce qui explique les effets gravitationnels qu'ils voient régulièrement au travail dans le cosmos.
Pendant des décennies, les scientifiques ont cherché à prouver son existence en brisant des protons ensemble dans le Grand collisionneur de hadrons. Malheureusement, ces efforts n'ont fourni aucune preuve concrète.
Par conséquent, il pourrait être temps de repenser la matière noire. Et les physiciens David M. Jacobs, Glenn D. Starkman et Bryan Lynn de l'Université Case Western Reserve ont une théorie qui fait exactement cela, même si cela semble un peu étrange.
Dans leur nouvelle étude, ils soutiennent qu'au lieu de la matière noire constituée de particules élémentaires qui sont invisibles et n'émettent ni n'absorbent la lumière et le rayonnement électromagnétique, elle prend la forme de morceaux de matière qui varient considérablement en termes de masse et de taille.
À l'heure actuelle, il existe de nombreux candidats de premier plan pour ce que pourrait être la matière noire, qui vont des particules massives à faible interaction (alias WIMP) aux axions. Ces candidats sont attrayants, en particulier les WIMP, car l'existence de telles particules pourrait aider à confirmer la théorie de la supersymétrie - qui à son tour pourrait aider à conduire à une théorie de tout fonctionner (ToE).
Mais jusqu'à présent, aucune preuve n'a été obtenue qui prouve définitivement l'existence de l'un ou l'autre. Au-delà d'être nécessaire au fonctionnement de la Relativité Générale, cette masse invisible semble se contenter de rester invisible à la détection.
Selon Jacobs, Starkman et Lynn, cela pourrait indiquer que la matière noire existe dans le domaine de la matière normale. En particulier, ils envisagent la possibilité que la matière noire soit constituée d’objets macroscopiques - qu’ils appellent «Macros» - qui peuvent être caractérisés respectivement en grammes et en centimètres carrés.
Les macros sont non seulement beaucoup plus grandes que WIMPS et axions, mais pourraient potentiellement être assemblées à partir de particules dans le modèle standard de physique des particules - comme les quarks et les leptons du premier univers - au lieu d'exiger une nouvelle physique pour expliquer leur existence. Les WIMPS et les axions restent des candidats possibles pour la matière noire, mais Jacobs et Starkman affirment qu'il y a une raison de chercher ailleurs.
"La possibilité que la matière noire puisse être macroscopique et même émerger du modèle standard est ancienne mais passionnante", a déclaré Starkman à Space Magazine, par e-mail. «C'est la possibilité la plus économique, et face à notre échec jusqu'à présent à trouver des candidats à la matière noire dans nos détecteurs de matière noire, ou à les faire dans nos accélérateurs, c'est celui qui mérite notre attention renouvelée.»
Après avoir éliminé la plupart des matières ordinaires - y compris les Jupiters défaillants, les naines blanches, les étoiles à neutrons, les trous noirs stellaires, les trous noirs dans les centres des galaxies et les neutrinos avec beaucoup de masse - en tant que candidats possibles, les physiciens se sont concentrés sur les espèces exotiques.
Néanmoins, la matière qui se situe entre l'ordinaire et l'exotique - des parents d'étoiles à neutrons ou de gros noyaux - a été laissée sur la table, a déclaré Starkman. "Nous disons parents parce qu'ils ont probablement un mélange considérable de quarks étranges, qui sont fabriqués dans des accélérateurs et ont généralement une durée de vie extrêmement courte", a-t-il déclaré.
Bien que les quarks étranges soient très instables, Starkman souligne que les neutrons sont également très instables. Mais dans l'hélium, lié à des protons stables, les neutrons restent stables.
"Cela ouvre la possibilité que de la matière nucléaire étrange stable ait été fabriquée dans l'Univers primitif et que la matière noire ne soit rien de plus que des morceaux de matière nucléaire étrange ou d'autres états liés de quarks, ou de baryons, qui sont eux-mêmes constitués de quarks", a déclaré Starkman.
Une telle matière noire conviendrait au modèle standard.
C'est peut-être l'aspect le plus attrayant de la théorie des macros: la notion selon laquelle la matière noire, dont dépend notre modèle cosmologique de l'Univers, peut être prouvée sans avoir besoin de particules supplémentaires.
Pourtant, l'idée que l'univers est rempli d'une masse invisible et volumineuse plutôt que d'innombrables particules invisibles fait que l'univers semble un peu plus étrange, n'est-ce pas?
