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Peut-on voir la matière noire ? La réponse bientôt avec GLAST !

ActualitéClassé sous :physique , GLAST , matière noire

De quoi est donc bien constituée la matière noire sensée composer le quart de la masse de l'Univers ? « De WIMPs » répondent certains physiciens, « et on ne devrait pas tarder à en avoir la preuve avec le lancement cette année du Gamma-ray Large Area Telescope si nous avons raison ! ».

Le détecteur ATLAS en construction au LHC
Image d'artiste de GLAST

Les observations en faveur de l'existence de la matière noire se sont multipliées de façon dramatique au cours de l'année 2006, que ce soit avec WMAP ou Chandra, il devient de plus en plus difficile de nier son existence. Censée être à l'origine des galaxies et expliquer la stabilité paradoxale des amas de galaxies, la matière noire doit être composée de particules inconnues jusqu'ici sur Terre et n'émettant pas de rayonnement électromagnétique. Elle ne manifesterait donc sa présence que par la gravitation, difficile de la mettre directement en évidence donc.

Toutefois, les théoriciens des particules élémentaires ne lui interdisent pas d'avoir une faible capacité d'interagir avec elle-même, voire avec la matière normale. Ils ont donc proposé toute une série de modèles de particules élémentaires très massives baptisées WIMPs, l'acronyme anglais de Weakly Interactive Massive Particules ou particules massives interagissant faiblement. Notez d'ailleurs que wimps signifie « mauviettes » !

Et que font donc deux WIMPs quand elles se rencontrent ? Eh bien, elles peuvent s'annihiler tout comme un électron rencontrant un positron ! Comme elles sont massives, une application immédiate de la formule d'Einstein nous dit que de l'énergie pourra être libérée sous forme de photons gamma plutôt énergétiques, bien plus qu'en cas d'annihilations positron / électron ou même proton / anti-proton.

D'accord, mais les chances que cela se produise doivent être faibles, non ? Pas tant que cela si l'on se rappelle que, pour être à l'origine des galaxies, la matière noire a dû se rassembler sous l'effet de sa propre gravité en zones denses où seront attirés plus tard les atomes de matière normale. En particulier, le cœur des galaxies devrait être particulièrement riche en matière noire, le taux de collision devrait y être suffisant pour qu'une quantité importante de photons gamma soit détectable avec le télescope GLAST qui sera lancé en Août 2007. Là, vous allez m'arrêter, des rayons gamma en provenance des galaxies, cela se voit déjà, comment savoir qu'il ne s'agit pas de photons produits par des pulsars, des trous noirs et autres GRB ?

Tout simplement parce que, dans chacun de ces cas, les sources sont transitoires, plutôt ponctuelles et qu'elles n'émettent pas que des rayons gamma. Si des WIMPs s'annihilent, on verra de larges régions dans le bulbe d'une galaxie émettant continuellement des photons gamma d'une énergie assez bien définie et eux seuls.

De toute manière, si elles existent, ces particules devraient pouvoir être détectées sur Terre et très probablement produites en accélérateur avec le LHC à Genève. Là-bas, le détecteur Atlas, qui selon certains est l'objet technologique le plus complexe jamais construit dans toute l'histoire de l'humanité, pourrait bien confirmer en 2008 un message venu la même année du cœur des galaxies !

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