La matière noire - la clé de la théorie de la gravité ?

L'espace récemment inauguréLe télescope James Webb est considéré à juste titre comme le principal événement scientifique de l'année. En observant l'Univers dans l'infrarouge, Webb voit des parties du cosmos qui nous étaient auparavant invisibles. Soit dit en passant, l'observatoire spatial le plus puissant n'est pas le seul miracle technologique. Ainsi, le détecteur de matière noire le plus sensible LUX-ZEPLIN (LZ) a été récemment lancé, avec l'aide duquel les chercheurs espèrent capturer des particules hypothétiques d'une substance mystérieuse. On pense que la matière noire affecte la gravité de tous les objets célestes que nous voyons et constitue vraisemblablement 85% de l'univers. Rappelons que la recherche de particules de matière noire dure depuis au moins 30 ans (mais, hélas, sans succès). Pour cette raison, certains physiciens suggèrent qu'il n'existe pas du tout. Mais si cela est vrai, alors les physiciens devront repenser la théorie de la gravité.

Matière noire - en astronomie et en cosmologie, ainsi qu'en physique théorique, une forme de matière qui ne participe pas à l'interaction électromagnétique et est donc inobservable

Le contenu

• 1 Espace visible et invisible
• 2 Existe-t-il des particules de matière noire ?
• 3 Comment le dernier détecteur recherche-t-il la matière noire ?
• 4 Preuve et absence de preuve

Espace visible et invisible

Nos lointains ancêtres étaient fascinés par l'espace etdotés de qualités divines les objets célestes observés. Par exemple, dans l'Égypte ancienne, le dieu solaire (Ra) dominait les autres dieux, occupant une place importante dans la religion des Égyptiens. Le Dieu Soleil a également été honoré dans la Grèce antique (Hélios), la Rome antique (Apollon), Carthage (Moloch), la Perse (Mithra) et le Japon (Amaterasu).

Généralement, mythifier le soleil et son impact sur la vie terrestre étaientOccurrence fréquente. On pense que les cultes solaires sont apparus à la suite du besoin humain de la lumière de l'étoile, qui a également été facilité par la pensée magique. De plus, presque tous les adeptes des cultes solaires faisaient des sacrifices et adoraient leurs divinités.

pensée magique est la croyance en la capacité de déterminer le cours des événements à travers des pensées, des mots et des rituels. Vous pouvez en savoir plus sur les raisons pour lesquelles nous croyons au surnaturel et comment apprendre à penser de manière critique ici.

Aujourd'hui, nous savons que le Soleil n'est pas une divinité, mais l'étoile la plus ordinaire, qui ne peut être comptée dans l'immensité de l'Univers.

Heureusement, aujourd'hui nous connaissons l'universincomparablement plus, et dans un avenir très proche, de nouveaux détails sur sa naissance seront connus. Mais quelle que soit la puissance de la technologie, les scientifiques n'ont pas été en mesure de capturer la matière noire. Ce qui est étrange, puisque le modèle cosmologique actuel est construit sur sa supposée existence.

Existe-t-il des particules de matière noire ?

On pense que la matière noire n'entre pas dansinteraction électromagnétique et pour cette raison est inobservable. Son existence a été proposée pour la première fois par Lord Kelvin il y a plus d'un siècle comme explication de la vitesse des étoiles dans notre galaxie. Des décennies plus tard, l'astronome suédois Knut Lundmark a noté que l'univers doit contenir beaucoup plus de matière que nous ne pouvons en observer.

Depuis les années 1960 et 1970, les scientifiques ont essayédécouvrez ce qu'est exactement cette substance mystérieuse et si elle peut être constituée de particules inconnues. Certes, la théorie elle-même ne donne aucun indice ni prédiction sur ce que devraient être ces particules (et ce qu'il faut rechercher en général). Pour cette raison, les chercheurs en recherchent des traces dans les laboratoires et les expériences menées aussi bien sous terre que dans les régions polaires et spatiales.

Hélas, le détecteur de matière noire XENON1T n'a rien trouvé après un an de travail.

En 2020, des chercheurs ont lancé un programme extrêmementdétecteur de matière noire sensible XENON1T, qui a enregistré un nombre anormalement élevé d'événements. Cela signifie que les nouvelles particules élémentaires et mystérieux neutrinos sont des particules fondamentales ne participant qu'aux interactions faibles et gravitationnelles. À propos des types de neutrinos qui existent et pourquoi ils sont si difficiles à trouver, nous en avons parlé plus tôt, ne le manquez pas.

Fait intéressant
Les scientifiques comprennent l'univers observable en termes deun univers modèle dans lequel la matière ordinaire ne représente que 5% de toute l'énergie qu'il contient. Environ 20 % sont constitués de particules de matière noire exotiques et environ 75 % sont constitués d'énergie noire encore plus exotique.

Comment le dernier détecteur recherche-t-il la matière noire ?

Alors, si la matière noire est vraiment composée de particules élémentaires, peut-on les détecter ? A la recherche d'une réponse à cette question, les physiciens ont travaillé à créer le détecteur de matière noire le plus sensible LUX-ZEPLI, conçu pour attraper les soi-disant WIMPs - des particules de cette substance mystérieuse.

Les WIMP viennent de l'abréviation anglaise WIMP (Weakly Interacting Massive Particle) et sont des "particules massives à faible interaction", expliquent les scientifiques.

Le dernier détecteur de matière noire de LUX est Large Underground Xenon, une expérience de recherche de matière noire

Prouver ou infirmer l'existenceWIMPs, le détecteur doit détecter leur collision avec des atomes de xénon liquide - un gaz noble lourd sans couleur, goût ou odeur. On pense que de telles collisions sont rares et, par conséquent, la masse de xénon monoatomique est d'une importance critique. A noter que la sensibilité du détecteur LUX-ZEPLIN est plus de 50 fois supérieure à celle de ses prédécesseurs.

Plus sur le sujet : La matière noire peut-elle se former à partir de la matière ordinaire ?

Le détecteur lui-même est situé à une profondeur de 1600 mètressous terre et devrait capturer d'hypothétiques particules de matière noire. Les chercheurs notent également qu'au moment où l'expérience sera terminée, la probabilité de détecter des particules d'une substance mystérieuse sera inférieure à 50 %.

L'emplacement souterrain du détecteur aidepour le protéger des protons de haute énergie et des noyaux atomiques qui se déplacent dans l'espace presque à la vitesse de la lumière et proviennent du Soleil et d'autres régions du système solaire, expliquent les experts.

La matière noire est l'un des plus grands mystères de l'univers.

En fait, la seule façon de tirer des conclusions surla matière noire est de découvrir son influence gravitationnelle, qui maintient la plupart des galaxies ensemble, empêchant leurs étoiles constitutives de se disperser dans des directions différentes. À ce jour, une seule chose est sûre : la matière noire n'est pas constituée de protons et de neutrons.

La matière noire pourrait-elle se cacher dans une dimension supplémentaire ? Vous trouverez la réponse dans cet article ici, nous vous recommandons de le lire !

Preuve et absence de preuve

En attendant, certains scientifiques sont occupés à chercher l'inconnuscience des particules, leurs collègues regardent dans la direction opposée, suggérant que la matière noire n'existe pas vraiment. Ainsi, en 2021, un article a été publié dans l'Astrophysical Journal dans lequel des physiciens ont signalé des écarts mineurs dans la vitesse orbitale d'étoiles lointaines qui présentent des effets gravitationnels inconnus.

Les résultats obtenus suggèrent que tout est à propos d'un manque de compréhension de la gravité: au lieu de dépendre uniquement de la masseobjet, la gravité peut dépendre de la force d'attraction et d'autres objets massifs. Cette interaction signifie que la force de gravité à de petites accélérations est plus forte que ce que Newton et Einstein avaient prédit.

La matière noire se comporte différemment de la matière ordinaire à laquelle les scientifiques sont habitués. Il n'émet pas, ne réfléchit pas et n'absorbe pas la lumière.

Les modèles basés sur cette hypothèse sont appelés dynamique newtonienne modifiée (dynamique newtonienne modifiée) ou MOND. Avec son aide, les chercheurs veulent comprendre exactement comment les galaxies se déplacent en amas et comment les rayons lumineux sont courbés.

Des doutes sur l'existence de l'obscuritéquestion ont été reflétées dans un autre article scientifique publié en mai dans la revue Nature. Il s'est avéré que les galaxies n'ont pas toujours besoin de matière noire, contrairement à la dynamique newtonienne modifiée, qui s'intègre bien dans le modèle évolution cosmologique de l'univers.

Cependant, la plupart des chercheurs pensent que la matière noire existe dans la plupart des galaxies. La principale question est pourquoi avons-nousn'est visible dans aucune plage du spectre lumineux. C'est cette information que les scientifiques devront prouver ou infirmer dans un avenir très proche. En attendant, la recherche continue, nous vous proposons de discuter des secrets de la matière noire dans notre chat Telegram et dans les commentaires de cet article, rejoignez-nous vite !