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CERN (Francais) | Geneva | Switzerland

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Matière grise contre matière sombre

Après 18 années passées à bâtir l’expérience et presque deux autres à accumuler des données à bord le la Station Spatiale Internationale, la collaboration du Spectromètre Magnétique Alpha ou AMS-02 a révélé hier au CERN ses tout premiers résultats devant un auditorium plein à craquer. Le Prof. Sam Ting, prix Nobel de 1976 et porte-parole de l’expérience, n’a cependant dévoilé qu’une partie du spectre de l’énergie des positrons mesurés par AMS-02.

Les positrons sont l’antimatière des électrons. Comme on habite dans un monde où la matière domine, il n’est pas facile d’expliquer l’origine de cet excès de positrons venus de l’espace. Il existe deux hypothèses privilégiées : soit ces positrons sont émis par des pulsars, soit ils proviennent de particules de matière sombre qui s’annihilent en produisant un positron et un électron.

Pour distinguer ces deux hypothèses, il faut connaitre très exactement ce qui arrive au spectre de positrons à haute énergie. Mais comme il y en a très peu à haute énergie, il est très difficile d’obtenir un résultat précis. Or voilà la bonne nouvelle annoncée hier par la collaboration AMS : leurs données atteindront le niveau de précision requis.

 

La fraction de positrons (mesurés par rapport au nombre total d’électrons et de positrons) capturée par AMS-02 en fonction de l’énergie des positrons est indiquée en rouge. Les barres verticales représentent la marge d’incertitude. La partie la plus importante de ce spectre se trouve à haute énergie, au-delà de 100 (ou 102) GeV. Là où les résultats de deux expériences précédentes sont aussi indiqués : en vert, ceux de Fermi et en bleu, ceux de PAMELA. Remarquez que la précision d’AMS-02 dépasse largement celle des expériences précédentes. Le spectre va aussi beaucoup plus haut en énergie. Reste à savoir si cette courbe chutera abruptement à plus haute énergie (signe que les positrons viendraient de matière sombre) ou pas (si les pulsars en sont la source). La collaboration attend d’avoir accumulé plus de données avant de se prononcer.

Seule la première partie de l’histoire a été dévoilée hier. Les données actuelles laissent déjà présager de ce qu’AMS-02 pourra accomplir. C’était la bonne nouvelle communiquée hier: AMS-02 devrait pouvoir mesurer le spectre des positrons à haute énergie avec suffisamment de précision pour trancher sur leur origine.

Mais pour la fin de l’histoire, il faudra encore patienter. Les données à haute énergie révèleront si ces positrons viennent de l’annihilation de particules de matière sombre, ou simplement de vulgaires pulsars. Combien de temps faudra-t-il encore attendre ? Le Prof. Ting n’a pas voulu le préciser. Peu importe, la communauté scientifique patientera en attendant que la collaboration AMS-02 ait suffisamment de données pour obtenir la précision nécessaire.

Si AMS-02 peut prouver que ces positrons viennent de la matière sombre, les conséquences seraient alors aussi époustouflantes que la découverte d’un nouveau continent. A l’heure actuelle, tout ce que l’on sait, c’est que cette matière  sombre correspond à 26.8% du contenu total de l’Univers. On ne la perçoit qu’à travers ses effets gravitationnels. Si AMS-02 réussi à prouver que la matière  sombre peut s’annihiler et produire des paires de positrons et d’électrons, ce serait tout simplement une révolution.

Pauline Gagnon

Pour être averti-e lors de la parution de nouveaux blogs, suivez-moi sur Twitter: @GagnonPauline ou par e-mail en ajoutant votre nom à cette liste de distribution

 

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12 Responses to “Matière grise contre matière sombre”

  1. fermin saez soler says:

    1 Quelle est la relation de l’énergie noire et de la matière noire.
    2 Et celle-ci par rapport au bigbang?

    • CERN (Francais) says:

      Bonjour Firmin,

      il n’y a pas de réponse simple et courte à votre question. Je ne peux personellement vous répondre et ne sais même pas si on a des réponses à ces questions. Je ne crois pas que ces liens soient connus. J’essaierai d’aborder ces questions en détail dans un avenir proche en y consacrant un blog. Donc patience, je vais voir ce qui existe là-dessus.

      Pauline.

    • fermin saez soler says:

      Pauline
      L’annonce de la chute des positrons a haute énergie, annonce le vide, en L’énergie noire? l’ espace.
      Et les pulsars se big-bang, dans l’espace?
      Donc se big-bang, ne serais pas un, mais des milliard de concentrés energetic dans l’espace qui dénomine le vite?

    • CERN (Francais) says:

      Bonjour Firmin,

      passé une certaine valeur d’énergie, il n’y a plus de positrons car leur énergie dépend de la masse des particules de matière sombre. Deux particules de matière sombre de 800 GeV donnent naissance à une paire d’électron et de positron ayant au maximum 800 GeV d’énergie. La masse des électrons et positrons est si petite (0.000511 GeV) qu’on peut la négliger en comparaison. Donc si ces positrons viennent de particules de matière sombre, il y aura une limite à leur énergie. Donc le spectre) la courbe montrant le nombre de positrons en fonction de leur énergie) tombera à zéro.

      Voilà, Pauline.

    • fermin saez soler says:

      A haute énergie qu’elle est la différence entre un pulsars et l’énergie sombre?
      C’est-à-dire que le positron sombrerez où stagnerait à une énergie moindre le pulsars.

      Big bang. Résonance. Vide (espace)
      ——————————–>)<——————–
      X x x x2 [<——————–

    • fermin saez soler says:

      Si l’origine vient du pulsar comment allez-vous cherche le spectre de l’énergie sombre.
      Donc a plus haute energie que les 800 GeV, sans avoir et savoir ce que vous trouveraient? ou vous avez déjà une théorie.
      Bonjour.

    • fermin saez soler says:

      Et si c’était bien un positrons, après 800 GeV vous trouveriez des particules encore plus bizarre de l’énergie sombre. Ou sa serais déjà autre chose….

  2. “Les données à haute énergie révèleront si ces positrons viennent de l’annihilation de particules de matière sombre, ou simplement de vulgaires pulsars” … La dernière partie de la phrase ne rend pas justice à l’astrophysique, que ce soit celle qui repose sur l’électromagnétisme ou les interactions nucléaires faibles et fortes : après tout c’est quand même l’étude des neutrinos solaires qui a donné le premier signe de l’existence d’une physique au delà du modèle standard je crois. Et si l’étude précise d’une étoile aussi “ordinaire” que le soleil nous donne de telles informations, qu’est ce que nous réserve la physique fine des étoiles à neutrons et autres pulsars … ? Bref je pense qu’il n’y a pas de “vulgaires pulsars” dans le ciel ;-)

    • CERN (Francais) says:

      Bien sûr, vous avez tout à fait raison. Il n’y a ni de simples, ni de vulgaires pulsars. C’était bien entendu dit en blaguant puisque ces calculs sont terriblement complexes.

      Pauline

  3. fermin saez soler says:

    merci pauline nous entrons dans la question.

  4. Delphine says:

    Bonjour Pauline,

    Si je comprends bien, une fois que la “masse” des particules de matière noire sera dépassée, on devrait observer une brutale chute de positrons.
    Alors cela pourrait indiquer au cern à quel degré d’énergie trouver la fameuse particule de matière noire non ?
    Et admettons que ce soit bel et bien de la matière noire, pensez vous qu’il sera possible de l’observer au cern, vu qu’elle “devrait” avoir une masse de plusieurs centaines de Gev ?

    • CERN (Francais) says:

      Bonjour Delphine,

      oui, c’est bien ça, vous avez tout compris! Et en effet, on devrait avoir une meilleure idée où et comment chercher avec le LHC. Pour qu’on puisse les voir, tout dépendra de la section efficace de ce type d’interactions, c’est-à-dire quelle est la probabilité que des particules de matière sombre soient crées au LHC et se désintègrent en une paire d’électron et de positron. Ça pourrait être si rare qu’on ne l’observera pas. Mais ces particules peuvent peut-être se désintégrer de d’autres façons qui nous seront accessibles. Tout ça restera à voir mais en effet, il y aura une petite ouverture et la possibilité qu’on les observe directement avec le LHC. C’est vraiment ce que l’on espère.

      bonne journée, Pauline

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