L’énergie noire, la force mystérieuse particulière qui déclenche l’univers afin d’accélérer, peut avoir été responsable des résultats inattendus de l’expérience XENON1T particulière, forte sous les montagnes des Apennins en Italie.
Une nouvelle étude, apportée par des chercheurs de l’Université de Cambridge et publiée dans la revue Examen physique Deb , suggère que quelques résultats inexpliqués de l’expérience particulière XENON1T en Italie peuvent avoir été provoqués par l’énergie noire, mais pas par le problème sombre que l’expérience a été créée pour détecter.
« Il avait été surprenant que cet extra ait pu être causé par une énergie sombre plutôt que par de la matière sombre. Quand les détails s’emboîtent comme ça, c’est vraiment particulier. ” – Ensoleillé Vagnozzi
Ils ont construit le modèle physique pour aider à expliquer les résultats, qui pourraient provenir de particules d’énergie sombre fabriquées dans une région de la lumière du soleil avec de puissants champs magnétiques, bien que des expériences à long terme soient nécessaires pour confirmer cette description. Les chercheurs déclarent que leur étude est sûrement une étape importante vers la reconnaissance directe du pouvoir obscur.
Tout ce que les yeux peuvent voir dans le ciel et dans le monde de tous les jours – des minuscules lunes aux galaxies massives, des fourmis aux baleines bleues – représente moins de 5 % de la galaxie. Le reste est sombre. Environ 27% seront de la matière noire – la pression invisible qui maintient les galaxies ainsi que la toile cosmique les unes avec les autres – tandis que 68% est de la puissance noire, ce qui provoque une expansion accélérée du monde.
« Bien que les deux éléments soient invisibles, nous en savons tous beaucoup plus sur la matière noire, puisque l’existence a été recommandée dès les années 1920, tandis que la puissance noire n’a été découverte qu’en 1998 », a mentionné le Dr . Sunny Vagnozzi du Kavli Institute for Cosmology de Cambridge, l’auteur initial de l’article. « Des tests à grande échelle comme XENON1T sont déjà conçus pour identifier directement la matière noire, simplement en recherchant des signes de matière sombre « touchant » la matière commune, mais l’énergie sombre est beaucoup plus insaisissable. ”
Pour détecter l’énergie sombre, les scientifiques recherchent généralement des relations gravitationnelles : la façon dont la gravité amène les objets. Et aux plus grandes échelles, l’effet gravitationnel particulier de l’énergie sombre est répugnant, éloignant les choses les unes des autres et provoquant l’accélération de l’élargissement de l’Univers.
Il y a un an, l’expérience XENON1T a documenté un signal inattendu, voire un excès, par rapport au bruit de fond anticipé. “Ces types d’excès sont souvent des coups de chance, mais de temps en temps, ils pourraient aussi conduire à des découvertes essentielles”, a mentionné le Dr . Luca Visinelli, chercheur aux Laboratoires nationaux de Frascati en Italie, co-auteur de la recherche. «Nous avons exploré un lecteur DVD automatique dans lequel cette transmission pourrait être attribuable à une énergie sombre, plutôt qu’à la matière sombre que le test a été inventé à l’origine pour détecter. ”
À l’époque, l’explication la plus célèbre du supplément était les axions – des particules hypothétiques extrêmement éclairantes – fabriquées dans le Soleil. Cependant, cette explication particulière ne résiste pas aux observations, puisque la quantité d’axions qui serait nécessaire pour expliquer le signal XENON1T modifierait significativement l’évolution associée à des étoiles beaucoup plus lourdes que le Soleil, incompatible avec ce que l’on constate.
Nous sommes loin de comprendre exactement ce qu’est généralement l’énergie noire, mais la plupart des versions physiques de la puissance noire conduiraient à la présence d’une soi-disant 5ème force. Il y a 4 forces fondamentales au sein de l’univers, et quelque chose qui ne peut être décrit par l’une d’entre elles est parfois appelé la conséquence d’une cinquième poussée inconnue.
Cependant, on peut dire que la théorie d’Einstein associée à la gravité fonctionne très bien dans l’univers local. Par conséquent, toute cinquième poussée associée à l’énergie sombre est indésirable et doit être « cachée » ou « masquée » en ce qui concerne les petites échelles, et ne peut opérer qu’aux plus grandes échelles où la théorie d’Einstein de la loi de la gravité ne parvient pas à expliquer l’accélération particulière de le monde. Pour masquer la 5e force, de nombreuses versions pour le pouvoir obscur sont équipées de mécanismes dits de processus de filtrage, qui cachent dynamiquement la 5e force.
Vagnozzi et ses co-auteurs ont construit une conception physique, qui utilisait une sorte de mécanisme de filtrage appelé filtrage caméléon, pour démontrer que les particules de puissance noire produites dans les champs magnétiques puissants du Soleil pouvaient décrire le XENON1T supplémentaire.
“Notre écran caméléon arrête la production de particules d’énergie sombre dans des objets très denses, évitant les problèmes rencontrés par les axions solaires”, a déclaré Vagnozzi. « Cela nous permet aussi de découpler ce qui se passe de votre Monde très dense de ce qui se passe pour les plus grandes échelles, dans lesquelles la densité est extrêmement réduite. ”
Les chercheurs ont utilisé leur propre modèle pour montrer exactement ce qui se passerait dans le détecteur de métaux si la puissance sombre était produite dans une région spécifique de la lumière du soleil, appelée tachocline, dans laquelle les champs magnétiques sont généralement particulièrement forts.
“C’était vraiment étonnant que cet excès puisse en principe être causé par le pouvoir sombre plutôt que par le problème sombre”, a déclaré Vagnozzi. “Quand les choses s’emboîtent comme ça, c’est vraiment spécial. ”
Leurs calculs suggèrent que des expériences telles que XENON1T, qui sont faites pour détecter les problèmes sombres, pourraient également être utilisées pour identifier l’énergie sombre. Néanmoins, l’excès originel doit être confirmé de manière convaincante. “Nous devons d’abord savoir que ce n’était pas simplement un coup de chance”, a déclaré Visinelli. « Si XENON1T voyait réellement quelque chose, vous vous attendriez à voir à nouveau un excès comparable dans les futures expériences, mais cette fois avec un signal plus fort. ”
Si l’excès était le résultat de la puissance obscure, les mises à niveau à venir vers l’expérience XENON1T, en plus des expériences poursuivant des objectifs comparables tels que LUX-Zeplin et PandaX-xT, impliquent qu’il pourrait être possible de détecter directement l’énergie sombre dans le prochain 10 années.
Référence : « Détection directe de l’énergie sombre : l’excès de XENON1T et les perspectives à venir » par Sunlit Vagnozzi, Luca Visinelli, Philippe Brax, Anne-Christine Davis et Jeremy Sakstein, 15 sept 2021, Examen physique G .
DOI: 10. 1103/PhysRevD. 104. 063023
