Une particule au nom quelque peu inhabituel d*(2380), d-star en abrégé, suscite l'enthousiasme des scientifiques. La recherche de la nature de la matière noire touche-t-elle à sa fin ?
Interrogez un physicien sur les problèmes non résolus les plus importants en physique et la question « qu'est-ce que la matière noire ? » en fait partie. Nous savons depuis des décennies qu'il y a bien trop peu de matière telle que nous la connaissons, composée de protons et de neutrons, pour expliquer le mouvement orbital observé des étoiles et des galaxies. Plus récemment, des mesures du fond diffus cosmologique et de l'effet de lentille gravitationnelle ont confirmé cette conclusion. L'univers doit contenir une bonne dose d'un ingrédient supplémentaire, bon pour pas moins de 80 à 85 % de toute la masse de l'univers. Comme la matière « normale », elle est soumise à la force gravitationnelle, mais n'interagit pas avec la lumière, elle reste donc invisible (« sombre ») pour nous.
La recherche de ce mystérieux faiseur de goûts cosmiques ensorcelle donc les scientifiques. Au fil des ans, ils ont proposé en vain une foule de candidats, des particules exotiques aux trous noirs. Des instruments de précision en profondeur tentent de détecter des traces d'interactions rares entre la matière noire et la matière normale. Et cela pousse même certains physiciens théoriciens, comme le Néerlandais Erik Verlinde, à repenser les fondements de la physique :peut-être que la matière noire n'existe pas du tout, mais nous le pensons sur la base d'un modèle impur de description de la réalité.
Mais une véritable percée est encore à venir. Jusqu'ici du moins, parce que le Dr. MIkhail Bashkanov et le professeur Daniel Watts, tous deux du département de physique de l'Université de York, espèrent maintenant changer cela. Ils ont été intrigués par la particule d*(2380), découverte en 2014, d-star en abrégé. Alors que les protons et les neutrons sont constitués de trois quarks, cette particule inhabituelle est un hexaquark :composé de six quarks. Puisqu'il est composé d'un nombre pair de quarks, c'est un boson, une classe de particules aux propriétés bien différentes des fermions, qui comprennent l'électron, le neutron et le proton.
Là où nous devons désormais pousser nos accélérateurs de particules dans leurs retranchements pour trouver cet hexaquark, expliquent Bashkanov et Watts dans une publication du Journal of Physics G Letters indique que l'étoile d a été largement produite dans les premiers stades de l'univers. Lorsque l'univers a commencé à se refroidir et à s'étendre, les conditions étaient favorables, selon les deux chercheurs, pour que ces bosons s'agglutinent en un soi-disant condensat de Bose-Einstein, également appelé le cinquième état de la matière (après le solide, le liquide, le gaz et plasma).
Dans cet état, les particules individuelles perdent leur identité et l'ensemble du système se comporte comme s'il s'agissait d'une grosse particule dotée d'une série de propriétés curieuses. "Nos calculs initiaux indiquent qu'un condensat de particules d-étoiles est un candidat utile pour la matière noire", a déclaré Watts.
Si les chercheurs ont raison, cela signifie également que le cadre théorique existant de la physique restera intact. Cela compte comme un atout supplémentaire. Parce que même s'il peut sembler excitant pour le monde extérieur de bouleverser la physique 100 ans après Einstein et la physique quantique, le cadre théorique actuel produit des correspondances si nombreuses et si incroyablement précises avec la réalité empirique que de nombreux physiciens ne les reconnaissent pas. un changement.
Aussi encourageants que soient les premiers résultats, Bashkanov et Watts se rendent compte qu'il reste encore un long chemin à parcourir. Bashkanov :"Dans la prochaine étape, nous devons mieux comprendre l'interaction entre les hexaquarks d'étoiles - quand ils se repoussent et quand ils s'attirent". Leurs recherches illustrent également bien l'interaction entre l'expérience et la théorie en science. Après la découverte expérimentale de la particule, les travaux théoriques de Bashkanov et Watts ont suivi. Mais maintenant, le mot est à nouveau à l'expérience. Bashkanov encore :"Nous travaillons sur de nouvelles mesures pour fabriquer des hexaquarks d-étoiles à l'intérieur d'un noyau atomique, pour voir si leurs propriétés sont différentes de celles à l'état libre".
En outre, ils proposent également des stratégies de recherche pour tracer la signature du condensat d*(2380) dans l'univers. Des télescopes observant notamment les rayons X et gamma devraient permettre de tester empiriquement la présence de ce condensat.
