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Pourquoi a-t-on besoin de croire en l'existence d'une nouvelle particule pour expliquer 23% de la masse de l'Univers ?

Dossier - La traque aux wimps est lancée !
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Wimp : c'est une particule qui est tant recherchée et qui n'a pas encore donné la preuve de son existence. C'est une véritable traque à laquelle se sont voués des chercheurs en développant des outils de capture rivalisant d'imagination !

  
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C'est là une question à laquelle tente de répondre un grand nombre de chercheurs depuis plusieurs dizaines d'années.

En effet d'après de nombreuses observations astrophysiques il semblerait que notre univers nous cacherait beaucoup plus de choses qu'on ne le pense.

Connaître précisément le contenu de l'univers permettrait non seulement de comprendre son passé, mais il permettrait également de prévoir son futur. L'Univers est caractérisé par sa densité qui décrit son contenu en matière et en énergie. Si la densité actuelle de l'Univers est supérieure à une certaine valeur appelée densité critique celui-ci arrêtera son expansion et entamera un mouvement d'effondrement sur lui-même qu'on appelle Big Crunch par opposition au Big Bang. Par contre si la densité est inférieure à la densité critique, l'Univers continuera son expansion.

Les observations cosmologiques récentes suggèrent non seulement que la densité de l'univers est égale à la densité critique, mais elles révèlent également que cette densité comporte une très forte composante énergie ~73% qu'on ne connaissait pas il y a encore une dizaine d'années. Cette énergie appelée énergie noire ou encore énergie sombre est de nature et de composition inconnues. Contrairement à la gravitation, cette énergie repousse la matière, causant ainsi l'accélération de l'expansion de l'Univers.
Le reste de la densité ~27% serait de la matière, dont 23% serait également totalement inconnue. En réalité tout ce que nous sommes arrivés à identifier jusqu'à présent dans notre Univers ne constituerait que 4% de son énergie totale!

Répartition du contenu énergétique de l'univers

Dans ce dossier nous allons nous intéresser à la manière dont on pourrait étudier la composante de matière de l'univers qu'on ne voit pas avec les instruments classiques de l'astronomie. Cette matière invisible également appelée matière sombre ou encore matière noire n'est pas composée de protons et de neutrons, comme tout ce qu'on peut voir dans notre environnement ( matière dite baryonique ~ 4% de la densité totale de l'Univers). Parmi les différentes hypothèses avancées par les théoriciens il y en a une qui plaide en faveur de l'existence d'une nouvelle particule qui serait tellement discrète dans ces relations avec les protons et les neutrons qu'on ne l'aurait pas encore détectée, c'est notre fameux WIMP !

Illustration d'une galaxie entourée de son halo de WIMPs (inspirée de http://zebu.uoregon.edu/~soper/Mass/WIMPS.html)

Au niveau de notre galaxie et dans notre environnement on suppose qu'on baigne dans un halo de WIMPs qui nous traversent constamment. Avec les caractéristiques qu'on lui attribue une personne serait continuellement traversée par des milliards de WIMPs par seconde !