Une vue de la salle de contrôle d'AMS au sol. Elle se trouve au Cern, à côté du LHC. © Maximilien Brice, Cern

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Matière noire : va-t-on annoncer sa découverte avec le détecteur AMS ?

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Lors d'un récent colloque de l'AAAS, le prix Nobel de physique Samuel Ting a annoncé la prochaine publication des premiers résultats récoltés après 18 mois d'étude du flux de rayons cosmiques par le détecteur AMS, à bord de l'ISS. Dans quelques semaines, on saura peut-être s'il existe effectivement des particules de matière noire en train de se désintégrer dans la Voie lactée.

L'annonce de la découverte d'un disque de galaxies naines autour d'Andromède a permis aux partisans de la théorie Mond de marquer un point de plus dans le match qui les oppose aux défenseurs de la matière noire. Le LHC n'a toujours pas permis de détecter les particules de matière noire en les créant en laboratoire, alors que beaucoup s'attendaient à ce que des détecteurs comme Atlas et CMS nous montrent que le neutralino existe bel et bien. C'est donc avec une certaine excitation que l'on attend la publication des résultats de la chasse aux particules de matière noire conduite à l'aide de l'Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) à bord de l'ISS.

La tension vient de monter d'un cran à la suite des récentes déclarations d'un des principaux chercheurs à l'origine de la construction de ce détecteur de rayons cosmiques, le prix Nobel de physique Samuel Ting.


Le détecteur AMS-02, de sa conception à sa mise en place sur l'ISS. Les résultats de sa chasse aux particules de matière noire sont très attendus. © www.widlab.com, Studio Famiglietti, Viméo, 2012

Un excès d'antimatière, indice d'existence de la matière noire ?

Le codécouvreur du quark charmé avec Burton Richter a en effet annoncé lors du colloque de l'American Association for the Advancement of Science (AAAS) qu'un article serait publié dans quelques semaines. Mais surtout, il laissé entendre qu'il allait porter sur les variations en fonction de l'énergie du rapport du flux de positrons sur celui d'électrons dans les rayons cosmiques. Or, on sait qu'une augmentation de ce rapport suivie d'une brusque chute peut être interprétée comme la preuve de l'existence de la matière noire.

En effet, certaines théories des particules élémentaires, notamment celles construites à partir de la supersymétrie, prédisent que les particules de matière noire peuvent s'annihiler ou se désintégrer en produisant un excès d'antimatière dans les rayons cosmiques dans un intervalle d'énergie particulier. Des signes d'un tel excès avaient déjà été trouvés avec le satellite Fermi. Mais l'on pouvait toujours jusqu'à présent l'interpréter en faisant intervenir une source d'antimatière standard, proche du Système solaire dans la Voie lactée, comme un pulsar.

Une vue d'AMS-02 (devant les panneaux solaires, en haut) juste après son installation sur l'ISS. Il chasse la matière noire depuis 18 mois et devrait le faire pendant des années. © Nasa

Des milliards de particules cosmiques détectées

Ce que l'on sait de certain, c'est qu'AMS fonctionne parfaitement bien et qu'en 18 mois, il a enregistré 25 milliards d'événements, dont huit milliards d'électrons et positrons. Quand l'article sera publié, peut-être directement sur arxiv, il devrait porter sur les flux de rayons cosmiques à des énergies comprises entre 0,5 et 350 GeV (la masse d'un proton est d'environ 1 GeV).

Samuel Ting fait durer le suspens avec cette déclaration : « nous avons attendu 18 ans pour écrire cet article, et nous sommes en train de faire la vérification finale. J'imagine que dans deux ou trois semaines, nous devrions être en mesure de faire une annonce ». Il a en outre ajouté : « nous avons six groupes pour analyser les mêmes résultats. Les physiciens, comme vous le savez, ont leurs propres interprétations, et nous sommes en train de nous assurer que chacun de ces groupes est d'accord avec les autres, et cela est presque le cas aujourd'hui ».

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