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Pamela ne voit pas de matière noire dans le rayonnement cosmique

ActualitéClassé sous :Astronomie , matière noire , positron

Le mystère plane toujours sur l'excès de positrons observé dans le rayonnement cosmique par le satellite Pamela car l'analyse du rapport des flux antiprotons/protons fourni par ce dernier est bien conforme à ce qu'on attend des sources classiques dans la Galaxie.

Une image du pulsar Vela situé à environ 800 années-lumière du Soleil. Le jet de matière observé s'étant sur un tiers d'année-lumière et les particules qu'il contient s'y déplacent à la moitié de la vitesse de la lumière. Crédit : Nasa/CXC/PSU/G. Pavlov et al.

Le satellite Pamela a beaucoup fait parler de lui en 2008, d'abord avec une véritable affaire de paparazzi scientifiques. Alors que les résultats sur l'anomalie du flux de positrons détectée par ce satellite dans le rayonnement cosmique autour de la Terre n'avait encore fait l'objet d'aucune publication scientifique, des physiciens extérieurs à la collaboration Pamela avaient publié des articles en faveur de leur modèle de matière noire à partir des photos de certains des résultats de mesures exposés en séminaire. La blogosphère des physiciens de la planète avait alors subi quelques turbulences lors de discussions très animées.

La nouvelle était d'importance car il existait déjà des modèles de matière noire, expliquant le comportement des galaxies et des amas de galaxies, faisant intervenir des particules de matière différentes de celles du modèle standard mais instables et capables de se désintégrer en celles du modèle standard, comme des positrons et des antiprotons.

Il y a bien sûr des explications très classiques à l'origine de ces particules d'antimatière que l'on sait être présentes dans le rayonnement cosmique. Les interactions entre, d'une part, les particules produites par les explosions de supernovae et les noyaux actifs de galaxies, et, d'autre part, la matière du milieu interstellaire sous forme essentiellement d'hydrogène et d'hélium, peuvent produire des positrons et des antiprotons. De plus, on croit même savoir de façon assez fiable quelles quantités sont produites dans la Galaxie.

Mais ce schéma ne cadre pas avec les mesures de Pamela, qui indiquent clairement un excès important de positrons à certaines énergies dans le flux de rayons cosmiques. Il semble peu probable qu'il s'agisse d'un artefact des instruments de mesures, dû à une mauvaise calibration au sol conduisant Pamela à confondre trop souvent des protons avec des positrons.

Il est possible cependant qu'un pulsar proche, une étoile à neutrons non détectée par son émission radio dans l'environnement immédiat du système solaire, soit responsable de cette anomalie. Ce genre de cadavre stellaire produit en effet des positrons en quantités importantes à cause de sa rotation rapide et de son fort champ magnétique.

Aujourd'hui, les membres de la collaboration Pamela, qui comprend des chercheurs russes, italiens, allemands et suédois, publient le résultat de leurs analyses sur le rapport des flux d'antiprotons et de protons enregistré par le satellite entre 1 et 100 GeV environ, pendant 500 jours d'observations.

Selon certaines théories, des particules de matière noire pourraient aussi se désintégrer en antiprotons. Mais aucune anomalie n'a été découverte par cette équipe. Les mécanismes et les sources classiques postulés pour rendre compte de ce rapport semblent suffisants pour expliquer les mesures effectuées.

L'anomalie de positrons peut toujours être une indication de l'existence de la matière noire. Mais les antiprotons font maintenant légèrement pencher la balance en direction de l'explication faisant intervenir les jets d'un pulsar inconnu mais proche du Soleil.

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