Des chercheurs du MIT ont récemment présenté les premiers résultats d’une expérience dédiée à la recherche des axions, des particules théoriques de la matière noire. Cette étude, publiée dans la revue « Physical Review Letters », marque une étape significative dans notre quête pour comprendre la matière noire, bien que l’expérience n’ait pas encore permis d’observer ces particules.
Matière noire : un mystère persistant
La matière noire demeure l’un des plus grands défis de la cosmologie contemporaine. Les scientifiques émettent l’hypothèse de son existence pour expliquer des phénomènes inexpliqués par les théories classiques, telles que la gravité de Newton et celle d’Albert Einstein. Par exemple, les vitesses des étoiles aux bords des galaxies et celles des galaxies dans les amas galactiques semblent indiquer la présence d’une masse supplémentaire, non observable directement.
Pour illustrer ce concept, imaginez une orange dans un plateau de balance avec cinq kilogrammes de fer de l’autre côté. Si la partie de l’orange semble plus lourde, cela suggère la présence d’une forme de masse cachée, identifiée ici comme la matière noire.
Depuis les années 1970, les scientifiques postulent que, tout comme la matière ordinaire, la matière noire pourrait être constituée de particules spécifiques, dont les axions font partie. Ces derniers sont supposés être extrêmement légers et interagir faiblement avec la matière ordinaire, rendant leur détection très difficile.
Une expérience innovante au MIT
Les chercheurs du MIT ont proposé diverses expériences pour traquer ces mystérieuses particules, dont l’expérience de 2019, appelée « cavité de matière noire à double polarisation ». Cette expérience emploie des outils optiques similaires à ceux utilisés dans le détecteur d’ondes gravitationnelles LIGO.
Elle repose sur le principe de la polarisation de la lumière, qui consiste à organiser les vibrations de celle-ci dans une direction particulière. Alors que la lumière non polarisée se propage dans toutes les directions, une lumière polarisée présente des vibrations orientées. Dans ce cadre, deux types de polarisation, horizontale et verticale, sont utilisés.
Les axions, s’ils existent, devraient être capables de convertir une polarisation en l’autre. Bien que les premières tentatives n’aient pas abouti à la détection d’axions, l’expérience a tout de même produit des résultats prometteurs, permettant d’affiner la précision des mesures pour inclure différentes masses d’axions envisagées, ouvrant ainsi la voie à de futures découvertes.
Images de l’expérience
