Le cosmos, ce vaste terrain de jeu de forces invisibles et de mystères insondables, pourrait bien être sur le point de livrer l’un de ses secrets les plus jalousement gardés : la matière noire. Un télescope sous-marin, baptisé KM3NeT et plongé dans les abysses de la Méditerranée, a peut-être capturé pour la première fois une interaction directe avec cette entité fantomatique qui constitue l’essentiel de la masse de l’univers.

En février 2023, KM3NeT a enregistré une trace de particule d’une luminosité sans précédent, une déflagration d’énergie estimée à 220 peta-électronvolts (PeV). Pour donner une idée de l’échelle, c’est presque cent fois l’énergie des faisceaux produits par le Grand collisionneur de hadrons (LHC), le plus puissant accélérateur de particules au monde. Initialement, les scientifiques ont supposé qu’il s’agissait d’un neutrino ultra-énergétique, ces particules insaisissables qui traversent la matière avec une facilité déconcertante. Les neutrinos, pour clarifier, sont des particules élémentaires qui interagissent très faiblement avec la matière, ce qui les rend extrêmement difficiles à détecter.

Cependant, une anomalie est apparue : IceCube, un observatoire de neutrinos situé dans la glace de l’Antarctique et disposant d’une surface de détection bien plus vaste, n’avait rien détecté de semblable. Si une source cosmique émettait des neutrinos d’une telle puissance, IceCube aurait dû les voir en premier. Cette incohérence a semé le doute.

Une nouvelle hypothèse, audacieuse et potentiellement révolutionnaire, a émergé : et si cette « muon impossible », comme elle a été surnommée, n’était pas un neutrino, mais le signe d’une interaction avec la matière noire? La matière noire, une composante invisible de l’univers qui représente environ cinq fois la quantité de matière « normale », n’a jusqu’à présent été détectée qu’indirectement, par ses effets gravitationnels.

L’explication proposée est la suivante : la particule pourrait provenir d’un blazar, un type de galaxie dont le trou noir supermassif central éjecte des jets de particules à des vitesses proches de celle de la lumière. Si ces jets contiennent une forme spécifique de matière noire, le faisceau pourrait voyager sur des milliards d’années sans se désintégrer. La trajectoire de la particule détectée par KM3NeT pointe d’ailleurs vers une région du ciel où se trouvent plusieurs blazars connus.

En traversant la croûte terrestre, cette particule de matière noire pourrait percuter un noyau atomique, se transformant en une version « excitée » d’elle-même, plus lourde et instable. Cette forme excitée se désintégrerait presque instantanément en deux muons (une particule élémentaire), voyageant côte à côte à travers l’eau. Les détecteurs de KM3NeT, sensibles à la faible lumière bleue émise par les muons, ne pourraient distinguer les deux traces, enregistrant un seul éclair particulièrement brillant. La géométrie d’IceCube, avec une couche de roche moins épaisse à traverser, réduirait considérablement la probabilité d’une telle collision, expliquant son silence.

Ce scénario est séduisant, mais il reste à prouver. Certains experts restent sceptiques, arguant qu’il pourrait s’agir simplement d’un neutrino exceptionnellement énergétique. D’autres soulignent que les instruments actuels ne peuvent pas encore distinguer deux muons superposés d’un seul.

L’avenir proche apportera peut-être des réponses. KM3NeT est en cours d’extension, avec l’ajout de nouveaux capteurs. IceCube continue ses observations, et une mise à niveau est prévue pour améliorer sa résolution. Si KM3NeT enregistre d’autres événements similaires en provenance de la même direction, tandis qu’IceCube reste silencieux, la théorie de la matière noire gagnera en crédibilité. Si les deux détecteurs observent des événements similaires, une explication alternative, peut-être liée à des neutrinos d’énergie extrême ou à un phénomène inconnu, devra être envisagée.

Quoi qu’il en soit, la détection de février 2023 a relancé l’une des plus grandes énigmes de la physique et ouvert une nouvelle voie de recherche dans la quête de la matière noire, cette substance mystérieuse qui façonne l’univers.

Cet article a été fait a partir de ces articles:

https://www.zmescience.com/science/news-science/a-massive-particle-blasted-through-earth-and-scientists-think-it-might-be-the-first-detection-of-dark-matter/, https://www.zmescience.com/medicine/science-just-debunked-the-guns-dont-kill-people-argument-again-this-time-its-kids/, https://www.zmescience.com/science/news-science/it-looks-like-a-ruby-but-this-is-actually-the-rarest-kind-of-diamond-on-earth/, https://www.zmescience.com/science/news-science/chatgpt-chess-atari/, https://www.zmescience.com/science/news-science/this-self-assembling-living-worm-tower-might-be-the-most-bizarre-escape-machine/