
Les scientifiques ont récemment découvert des preuves irréfutables de la présence d’antimatière dans les rayons cosmiques, ce qui pourrait donner un aperçu de l’existence d’une toute nouvelle classe de particules qui n’ont jamais été observées auparavant.
Ces particules pourraient potentiellement détenir la clé pour résoudre l’un des mystères les plus insaisissables de la physique moderne : la matière noire.
On pense que cette substance étrange et invisible représente environ 85 % de la masse de l’univers, mais elle n’a jamais été directement détectée ou observée en laboratoire.
Aujourd’hui, une nouvelle étude révolutionnaire propose que les particules d’antihélium, qui sont les homologues antimatière de l’hélium, détectées par les instruments à bord de la Station spatiale internationale (ISS), auraient pu être produites par une nouvelle catégorie de particules connues sous le nom de particules massives à faible interaction ( WIMPs).
On pense que ces WIMP sont de bons candidats pour la composition de la matière noire.
Pedro De la Torre Luque, auteur principal de l’étude et physicien à l’Institut de physique théorique de Madrid, a expliqué l’importance de cette découverte dans l’article. Elle a déclaré : « Les WIMP sont des particules théoriques qui n’ont jamais été observées directement, mais elles pourraient très bien être le candidat idéal pour la matière noire. Bien que de nombreux modèles proposés pour la matière noire aient été exclus, seuls quelques-uns restent viables, et les WIMP comptent parmi les principales possibilités.
Les noyaux d’antihélium détectés par le spectromètre magnétique Alpha (AMS-02) à bord de la station spatiale pourraient avoir été produits par un processus au cours duquel deux WIMP entrent en collision et s’annihilent. Cette annihilation pourrait entraîner la création de matière et d’antimatière, ainsi que la libération d’énergie, un phénomène qui pourrait contribuer à expliquer certains des signaux inexpliqués observés dans les rayons cosmiques.
L’antimatière, en termes simples, peut être considérée comme une image miroir de la matière ordinaire. Si l’antimatière partage la même masse que la matière ordinaire, ses propriétés, comme la charge électrique, sont opposées. Par exemple, là où un proton a une charge positive, un antiproton aura une charge négative. L’interaction entre la matière et l’antimatière conduit à l’annihilation, libérant de grandes quantités d’énergie, c’est pourquoi elle fascine les scientifiques depuis si longtemps.
Les théories sur l’antimatière suggèrent qu’elle a probablement été créée en grande quantité lors du Big Bang. Bien qu’une certaine quantité d’antimatière soit encore générée aujourd’hui par des événements cosmiques de haute énergie, elle est extrêmement difficile à détecter. L’univers est majoritairement composé de matière ordinaire, et lorsque l’antimatière est produite, elle s’annihile souvent avec la matière presque instantanément, ce qui la rend insaisissable aux méthodes de détection actuelles.
Cependant, la détection de l’antihélium, une forme d’antimatière particulièrement rare, est particulièrement remarquable. L’AMS-02, conçu pour scanner les rayons cosmiques et capturer des particules de haute énergie dans l’espace, a observé des noyaux d’antihélium dans les rayons cosmiques qu’il surveillait. Normalement, les rayons cosmiques sont constitués de particules de haute énergie comme des protons et des noyaux plus lourds qui voyagent dans l’espace, et ces particules peuvent parfois interagir avec les gaz et la poussière du milieu interstellaire pour produire des antiparticules. Mais les modèles théoriques avaient prédit que la production d’antihélium – sans parler de sa détection – serait extraordinairement rare.
M. De la Torre Luque a expliqué la signification de cette observation rare.
Il a déclaré : « Les prédictions théoriques suggéraient que, même si les rayons cosmiques pouvaient générer des antiparticules grâce à leurs interactions avec le milieu interstellaire, la création d’antinoyaux comme l’antihélium devrait être incroyablement rare. Nous nous attendions à détecter un seul événement antihélium toutes les quelques dizaines d’années, mais le fait d’avoir observé une dizaine d’événements antihélium était un résultat frappant. Ces chiffres sont de plusieurs ordres de grandeur supérieurs à ce que prédisaient les modèles standards d’interactions des rayons cosmiques.
Ce surplus inattendu d’événements antihélium a enthousiasmé la communauté scientifique, car il pourrait indiquer un phénomène cosmique nouveau et extraordinaire : l’annihilation des WIMP. De tels événements d’annihilation pourraient potentiellement produire des noyaux d’antihélium et offrir un indice alléchant sur la nature de la matière noire.
La chasse à la matière noire constitue l’un des plus grands défis de l’astrophysique moderne. Alors que les scientifiques savent depuis longtemps que la matière noire doit exister en raison de ses effets gravitationnels sur les galaxies et les structures à grande échelle, personne n’a encore été en mesure de détecter directement les particules de matière noire.
De nombreux candidats ont été proposés pour déterminer la composition de la matière noire, et les WIMP sont largement considérés comme l’une des explications les plus prometteuses. On pense que ces particules interagissent très faiblement avec la matière ordinaire, ce qui les rend difficiles à détecter avec la technologie actuelle. Mais si les WIMP existent, leur annihilation pourrait laisser des traces détectables, comme les rares noyaux d’antihélium observés par AMS-02.
M. De la Torre Luque a en outre souligné l’importance de la découverte, expliquant : « Si ces noyaux d’antihélium sont effectivement le résultat de l’annihilation de WIMP, cela nous fournirait un indice inestimable sur l’existence et les propriétés de la matière noire. Cela représenterait une avancée majeure dans notre compréhension de la substance la plus abondante de l’univers, même si elle nous est restée jusqu’à présent totalement invisible.
Bien que cette découverte soit passionnante, les scientifiques notent que davantage de données sont nécessaires avant de pouvoir confirmer définitivement le rôle des WIMP dans la production d’antihélium. La détection de particules aussi rares pourrait ouvrir de nouvelles voies pour l’exploration de la matière noire et de ses interactions avec l’univers dans son ensemble, mais il reste encore beaucoup à faire avant de pouvoir comprendre pleinement les implications de ces découvertes.