25 Août 2017  |  Éditorial
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 08/2017

Éditorial (8/2017)

L’infiniment petit à la rescousse de l’infiniment grand
Matière noire: il est temps de sortir de l’impasse.Tel est le propos que tient le professeur Pierre Salati, spécialiste d’astrophysique des particules à l’Université Savoie Mont Blanc, dans la revue Ciel & espace. Pourquoi cet aphorisme ?
C’est en 1933que l’astronome suisse Fritz Zwickyconstata, en étudiant un amas de ­galaxiesspirales, que s’il appliquait les lois de ­Newton, leur masse devrait être considérablement plus importante que celle observée. Par la suite, ces résultats ont été vérifiés à de multiples reprises, si bien que les astronomes n’ont trouvé jusqu’à ce jour, qu’une seule explication cohérente à ce phénomène: l’existence d’une masse manquante, qu’ils ont nommée «matière noire». En 2013, les données récoltées par la mission Planck de l’Agence spatiale européenne ont permis d’établir la proportion de cette matière à 26,8 % de la masse totale de l’Univers.
Le problème, c’est que personne n’a jamais pu observer de masse manquante. Pour tenter d’y parvenir, l’expérience Xenon 1T a stocké 3,5 t de xénon au laboratoire souterrain du Gran Sasso, en Italie, pour essayer de piéger ces particules hypothétiques appelées WIMP(Weakly interactive massive particles). Or, les derniers résultats de la collaboration Xenon 1T, qui viennent d’être publiés, se sont révélés négatifs.
C’est là que la physique des particules entre en jeu et que l’infiniment petit vient à la rescousse de l’infiniment grand. Les physiciens planchent depuis longtemps sur des extensions du modèle standard des particules, en développant des théories telles que la supersymétrie ou la gravitation quantique. Dans ce contexte, l’hypothèse des WIMP est une voie très prometteuse. Mais les collaborations du grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN n’ont toujours pas pu produire la moindre particule supersymétrique, ni décelé le moindre indice allant dans le sens d’une extension du modèle standard.
Aussi, de nombreux physiciens commencent-ils à envisager le problème différemment. La théorie de la matière noire est essentiellement basée sur les lois de Newton. Et si celles-ci n’étaient plus valables au-delà de certaines limites ? C’est ce que pensent les Israéliens Mordehai Milgromet Jakob Bekenstein, qui ont développé une théorie de dynamique newtonienne modifiée (théorie MOND), afin de tenter d’expliquer la rotation des galaxies, qui semble trop rapide. Cette théorie repose sur une modification de la seconde loi de ­Newton lors d’accélérationstrès faibles. Bien qu’elle soit en accord avec le principe de relativité, elle serait toutefois en contradiction avec certaines observations astronomiques et ne permettrait pas d’élaborer une théorie relativiste cohérente.
Alors, la matière noire existe-telle ou n’est-elle qu’une illusion ? La Nature a horreur du vide affirmait Aristote. La Nature aime à se cacher déclaraitHéraclite.
 
par Michel Giannoni


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