Bientôt de la matière noire fabriquée en laboratoire

La matière noirematière 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 rotationvitesse 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 axionsaxions, pour lesquels est en train de se préparer une expérience avec un laser à électrons libreslaser à électrons libres ⁽¹⁾. Particule hypothétique neutre et de très faible masse, l'axion serait produit au cœur du soleilsoleil par l'action des photonsphotons thermiques diffusant à partir des protonsprotons 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 PVLASPVLAS (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 magnétiquechamp magnétique. Selon les Italiens, un tel phénomène de déviation de la lumièrelumière par le vide pourrait s'expliquer par l'interaction des photons avec un axion.

Les physiciensphysiciens allemands vont donc pointer un laser dans le vide, lui faire traverser un premier champ magnétique puis le projeter sur un murmur. 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).