Explorer de nouveaux territoires pour trouver la matière noire

Aug 11, 2020

Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) est connu pour la traque et la découverte du boson de Higgs, mais les scientifiques ont également mis à profit les dix années de fonctionnement de la machine et ses collisions de protons à une énergie inédite dans un accélérateur de particules, pour essayer de trouver une chose tout aussi remarquable : la particule hypothétique constituant une forme invisible de matière appelée matière noire. Sans cette matière noire, cinq fois plus abondante que la matière ordinaire, l'Univers ne serait pas tel que nous le connaissons. La recherche de particules de matière noire, au LHC ou auprès d'expériences hors collisionneur, est jusqu'ici restée infructueuse, mais l’ingéniosité déployée par les scientifiques au LHC pour les débusquer leur a permis de mieux circonscrire les régions où elles pourraient se cacher ; c’est là une étape indispensable sur le chemin d'une découverte.

« Avant le LHC, l’espace des possibles pour les particules de matière noire était bien plus étendu que maintenant », explique Tim Tait, théoricien spécialiste de la matière noire de l'Université de Californie, à Irvine, et coresponsable du groupe de travail sur la matière noire au LHC. « Le LHC a vraiment exploré de nouveaux territoires pour la recherche de particules de matière noire sous forme de particules massives interagissant faiblement, en couvrant tout un spectre de signaux possibles signant, selon la théorie, soit la production de matière noire, soit la production de particules porteuses des interactions entre la matière noire et la matière ordinaire. Tous les résultats observés sont compatibles avec les modèles n'incluant pas la matière noire, et nous renseignent sur les types de particules qui ne peuvent plus être envisagées comme une manifestation de la matière noire. Les résultats ont amené les expérimentateurs à imaginer de nouvelles manières de chercher la matière noire, mais aussi incité les théoriciens à repenser les théories actuelles sur la nature de la matière noire, et, dans certains cas, à en proposer de nouvelles. »

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