Dans un article qui sera publié dans la revue Physics Letters Bun duo de physiciens théoriciens de l’Université du Sussex montre que la gravité quantique conduit à des limites inférieures et supérieures sur les masses des particules candidates à la matière noire, où la limite inférieure provient des limites sur les interactions de type cinquième force et la limite supérieure de la durée de vie d’un candidat à la matière noire.
Cette image a été produite par une simulation montrant l’évolution de la matière noire dans l’Univers. Crédit image : Milennium-II Simulation.
Il existe des preuves accablantes que la plupart de la matière dans notre Univers est sombre et ne peut être décrite par le modèle standard de la physique des particules.
Les arguments en faveur de l’existence de la matière noire sont solides car ils proviennent d’observations astrophysiques et cosmologiques réalisées à différentes échelles et à différents moments de l’Univers.
Par exemple, le fond diffus cosmologique ou les courbes de rotation des galaxies impliquent des physiques et des époques très différentes dans l’évolution de l’Univers, mais ils exigent tous deux qu’environ 75 % de la matière contenue dans l’Univers soit constituée de matière noire froide et non baryonique.
Le professeur Xavier Calmet de l’Université de Sussex et l’étudiant en doctorat Folkert Kuipers ont utilisé l’hypothèse que la seule force agissant sur la matière noire est la gravité.
Ils ont calculé que les particules de matière noire doivent avoir une masse comprise entre 10 et 50 %.-3 eV et 107 eV.
C’est une gamme beaucoup plus étroite que celle de 10-24 eV – 1019 GeV qui est généralement théorisé.
Ce qui rend cette découverte encore plus significative, c’est que s’il s’avère que la masse de la matière noire est en dehors de la fourchette prédite par l’équipe, cela prouvera également qu’une force supplémentaire – en plus de la gravité – agit sur la matière noire.
“C’est la première fois que quelqu’un a pensé à utiliser ce que nous savons de la gravité quantique pour calculer la plage de masse de la matière noire”, a déclaré le professeur Calmet.
“Nous avons été surpris lorsque nous avons réalisé que personne ne l’avait fait auparavant – tout comme les collègues scientifiques qui ont examiné notre article.”
“Ce que nous avons fait montre que la matière noire ne peut être ni ‘ultra-légère’ ni ‘super-lourde’ comme certains le théorisent – à moins qu’une force supplémentaire encore inconnue agisse sur elle.”
“Cet élément de recherche aide les physiciens de deux façons : il concentre la zone de recherche de la matière noire, et il aidera potentiellement aussi à révéler s’il existe ou non une mystérieuse force supplémentaire inconnue dans l’Univers.”
“C’est formidable de pouvoir travailler sur des recherches aussi passionnantes et marquantes que celle-ci”, a ajouté M. Kuipers.
“Nos résultats sont une très bonne nouvelle pour les expérimentateurs car ils les aideront à se rapprocher de la découverte de la véritable nature de la matière noire.”
