Les galaxies sont plus lourdes qu’elles ne le paraissent.
Nous le savons parce que nous ne pouvons pas voir tout ce qu’ils contiennent. La masse manquante – l’échafaudage invisible qui maintient les amas d’étoiles ensemble – est ce que les physiciens appellent la matière noire. Pendant des décennies, il a hanté à la fois les blouses de laboratoire et les écrivains de science-fiction, apparaissant partout, des vortex de Star Trek à la « poussière » de His Dark Materials de Philip Pullman. C’est l’un des plus gros casse-tête de la cosmologie. Nous savons que cela exerce une influence gravitationnelle sur les choses. Nous ne savons tout simplement pas ce que c’est. Ou où il se cache.
« La matière noire occupe la physique et la science-fiction depuis des décennies… »
Une équipe de l’Université de Sheffield pense avoir une idée. Pas n’importe quelle idée, mais géométrique.
Résonance sans incertitude
La nouvelle proposition suggère que la matière noire pourrait se trouver dans une cinquième dimension cachée.
Plus précisément, la théorie place la matière noire aux côtés d’une particule porteuse de force appelée photon sombre dans cet espace invisible. Voici l’astuce. La forme de cette dimension supplémentaire aligne naturellement les masses des deux particules. Pensez-y comme si vous frappiez la note parfaite sur une corde de guitare. Lorsque vous obtenez la bonne fréquence, l’instrument chante.
C’est la résonance de la matière noire.
Ce n’est pas un concept entièrement nouveau, mais les modèles précédents avaient un problème. Ils ont essentiellement supposé que la résonance s’était produite. Ils ont modifié les chiffres jusqu’à ce qu’ils correspondent, ce qui ressemble moins à de la science qu’à de l’art. Est-ce que ça marche vraiment ?
Le Dr Yu-Dai Tsai de Sheffield affirme que cette fois-ci, la réponse réside dans la géométrie. Pas de falsification des données.
“La résonance peut provenir directement de la géométrie des dimensions cachées “, a déclaré Tsai.
Pourquoi nous ne pouvons pas le voir aujourd’hui
Voici pourquoi la théorie est réellement intelligente. Cela explique le paradoxe.
Si la matière noire interagissait fortement dans l’univers primitif, cela aiderait à expliquer l’évolution du cosmos. Mais aujourd’hui, on ne voit presque rien. C’est inerte. Comme un fantôme.
Ce modèle permet de fortes interactions dans le passé profond tout en maintenant la matière noire silencieuse. La géométrie de cette dimension supplémentaire impose ce comportement. Il remplace ce que les physiciens appellent habituellement le « réglage fin » – cet endroit laid dans les équations où il suffit d’arranger les nombres pour les faire fonctionner – par un résultat mathématique naturel.
Aucun ajustement artificiel requis. Juste des mathématiques.
Des retombées pratiques ?
La recherche de choses que vous ne pouvez pas voir nécessite une technologie sérieuse. Nous parlons de détecteurs ultra-sensibles. Cryogénie. Des systèmes de mesure quantiques qui chuchotent dans le noir.
Ces outils ne restent pas simplement sur des étagères en ramassant la poussière. Ils se répercutent sur d’autres domaines. Une meilleure imagerie pour la médecine ? Peut être. Un calcul plus rapide ? Peut-être. Améliorations des communications mondiales ? Probable.
« Nos recherches donnent aux physiciens de nouvelles cibles claires… »
L’article, co-écrit avec Taegyu Lee, a été publié dans Physical Review D. C’est une étape vers la connexion de deux énormes mystères : les dimensions cachées et les éléments qui maintiennent notre univers ensemble.
Ou peut-être que c’est juste une théorie qui a du sens jusqu’à ce que nous prouvions qu’elle est fausse.
La recherche continue.
