Bonjour Twitter

Aujourd’hui, j’ai envie de vous parler d’un sujet qui me tient à cœur : la matière noire !

Vous en avez déjà entendu parler, mais savez-vous réellement de quoi il s’agit ?

Petit thread pour tenter d’y voir plus clair !
#CSTGre #matierenoire #DarkMatterDay

Commençons par un peu d’histoire.

En 1933, l’astronome Fritz Zwicky, qui observait un amas de galaxies lointain, remarque une très grosse anomalie dans la vitesse de rotation de certaines galaxies spirales.

La distribution des vitesses des étoiles au sein d’une galaxie est censée être similaire à celles des planètes du système solaire : plus on s’éloigne du centre de gravité, plus l’astre tournera lentement autour. C’est la fameuse troisième loi de Kepler !

Mais d’après les résultats de Zwicky, si l’on applique ce principe aux galaxies, leur masse est environ 400 fois plus élevée que prévu !

Des observations similaires de l’astronome Sinclair Smith viendront compléter celles de Zwicky 3 ans plus tard.

On attribuera longtemps ces résultats à des erreurs de mesure liées aux incertitudes sur la composition exacte des galaxies, et donc de l’approximation faite sur leurs masses, que l’on déduisait à l’époque de leur luminosité.

Mais, dans les années 70, le problème refait surface.

C’est notamment grâce aux observations - très précises, cette fois - de Vera Rubin que l’importance du problème sera reconnue par les astrophysiciens. Pour certaines galaxies, 90% de leur masse est totalement invisible, alors qu’elle interagit bien gravitationnellement !

D'ailleurs, pour les curieux, voici un autre thread pour en apprendre un peu plus sur la géniale Vera Rubin : https://twitter.com/AnecdotesSci/status/1292470270696075267

On sait aujourd’hui que cette matière noire n’est pas de la matière “baryonique”, c’est à dire qu’elle n’est pas constituée de protons et de neutrons comme la matière que nous connaissons tous et dont nous sommes constitués

C’est une matière exotique, de composition inconnue.

Petit sondage : quelle est, à votre avis, la part de matière baryonique dans notre univers ?

Les recherches très poussées à son sujet ont permis d’en estimer assez précisément la quantité présente dans l’univers. Accrochez-vous, les résultats sont assez surprenants

Il y aurait environ 5 fois plus de matière noire que de matière ordinaire (baryonique) dans l’univers !

Notre univers serait ainsi constitué de 5% de matière ordinaire, 25% de matière noire, et 70% d’énergie noire (c’est notamment elle qui est à l’origine de l’expansion de l’Univers, mais ce n’est pas le sujet ici ^^ Peut-être pour un prochain thread !). Assez déroutant, non ?

Mais du coup, comment expliquer la présence d’une telle quantité de matière, totalement invisible ?

De nombreuses théories sont actuellement testées, en voici une liste non-exhaustive :

Particules supersymétriques (SUSY), particules interagissant faiblement avec la matière (WIMPS), trous noirs interstellaires, neutralinos, axions, etc.

Le nombre grandissant de ces théories témoigne de notre faible compréhension du phénomène. Le problème reste donc très ouvert !

De nombreuses expériences sont en cours pour tenter de détecter une particule de matière noire. Penchons-nous un peu sur ces impressionnantes tentatives de résolution de ce mystère cosmique (et quantique !)

Au LHC, de récentes études ont déjà montré que si les SUSY existaient, elles auraient une telle énergie (au-delà de 10 TeV, pour les intimes) qu’il serait impossible de les détecter sans augmenter drastiquement la puissance de l’accélérateur ...

En Italie, le détecteur Xenon 1T, situé sous 1400 mètres de roche pour éviter toute perturbation extérieure, traque grâce à sa cuve de 3,2 tonnes de Xénon ultra pur les WIMPS, en tentant d’observer des interactions inhabituelles avec les noyaux de Xénon. Expérience prometteuse!

En Antarctique, l’expérience ANITA recherche les traces typiques de collisions entre des neutrinos très énergétiques (500 000 TeV) et la glace. Ces neutrinos très massifs (à ranger dans les “WIMPS”) pourraient en partie expliquer l’étrange répartition de la masse de l’Univers.

Pour en savoir plus sur les expériences en cours et les différentes méthodes de détection imaginées par les scientifiques, je vous conseille ce site EXCEPTIONNEL : http://lamatierenoire.fr  en grande partie réalisé par Enigmass, un Labex de l’ @UGrenobleAlpes ()

A ce jour, aucune théorie ou expérience n’a réussi à expliquer/détecter correctement la présence de cette matière si étrange, mais certains résultats sont très prometteurs.
Certaines théories pourraient même servir une “théorie du tout” tant recherchée par les physiciens !

La matière noire n’a donc pas fini de nous surprendre, et les recherches à son sujet sont extrêmement nombreuses et florissantes ! Attendons-nous, d’ici quelques années, à une découverte fondamentale sur cette substance si mystérieuse, dont nous avons encore tout à découvrir ...

Ce thread est publié ce 31 octobre, autrement dit pour le Dark Matter Day 2020 !
Vous pourrez retrouver tout un tas de tweets, d'articles et et d'interviews de chercheurs sur la matière noire sur le hashtag #DarkMatterDay

Voilà, c’est tout pour aujourd’hui, j’espère que petit thread vous aura plu ! Je vous mets d’autres liens utiles et les crédits juste en dessous.
N’hésitez pas à me poser des questions en réponse aux tweets, je me ferai un plaisir d’y répondre

Pour les plus motivés, une vidéo sur l’état actuel de la recherche théorique par Aurélien Barrau, philosophe et astrophysicien spécialiste du sujet, professeur à l’UGA :

Pour tout résumer et explorer des réflexions qu’ont eu les scientifiques que je n’ai pas évoquées (notamment la théorie MOND, qui remettait complètement en cause la présence d’une telle matière) : par le génial @dlouapre