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Axion : PVLAS ne confirme pas ses résultats !

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Par Laurent Sacco, Futura

Les membres de l'équipe PVLAS viennent de publier sur arxiv.org les résultats de leurs dernières expériences tentant de mettre en évidence l'axion, une hypothétique particule introduite pour résoudre des problèmes phénoménologiques en chromodynamique quantique (QCD). Les résultats qu'ils avaient obtenus il y a un an, pouvant s'interpréter comme une preuve de l'existence de cette particule, seraient en fait dus à un artefact expérimental.

Des membres de l'équipe PVLAS (Crédit : PVLAS).
Le bâtiment où se trouve l'expérience PVLAS (Crédit : PVLAS).

Les astrophysiciens travaillant sur le problème de la matière noire sont sans doute soulagés par l'annonce faite par les membres de PVLAS. En effet, l'axion, outre de donner une solution à l'énigme du moment dipolaire électrique du neutron, est un bon candidat pour la matière noire car il se couple faiblement aux autres particules. Il devrait avoir été produit en grandes quantités au tout début de la naissance de notre univers. Jusqu'à présent, sa masse et l'intensité de son couplage aux champs électromagnétiques et nucléaires ne sont pas prédites, même s'il y a eu des tentatives intéressantes, notamment à partir de la théorie des cordes comme on peut le voir dans un article de Edward Witten.

Par contre, les observations sur le comportement de la matière noire dans les galaxies et amas de galaxies imposent des contraintes à ces valeurs. Les étoiles, et surtout les supernovae, doivent elles aussi produire des axions, ce qui là encore restreint l'espace des paramètres possibles. Or, ni les observations au niveau des galaxies, ni les tentatives de détection des axions en provenance du Soleil avec le "télescope" CAST du CERN, n'étaient en accord avec les données de l'équipe de PVLAS.

Celle-ci a donc entrepris de confirmer ses résultats. D'après la théorie, un faisceau laser constitué de photons polarisés devrait voir la polarisation de ces derniers légèrement changer, suite à un passage dans une région où règne un fort champ magnétique. Les physiciens ont à nouveau observé cet effet avec un champ de 5,5 T mais absolument aucun avec 2,3 T. La conclusion s'imposait donc : le signal reproduisant celui qu'aurait causé l'existence d'axions avec un couplage et une masse violant les bornes des observations des astrophysiciens, et surtout de CAST, n'était donc qu'un artefact du dispositif expérimental !

Cela n'est pas une réfutation de l'existence des axions car l'on savait déjà qu'ils ne devaient pas être observables dans les conditions de l'expérience PVLAS selon toutes probabilités. On place actuellement beaucoup d'espoir dans l'étude des rayons gamma très énergétiques produits par les quasars et qu'on observera peut-être bientôt...à travers le Soleil. En effet, en intéragissant avec le champ magnétique de celui-ci, les photons gamma pourraient traverser le Soleil sous forme d'axions, avant de se retransformer en photons observables avec des télescopes gamma comme GLAST.