La physique

Nouvel outil dans la chasse à la matière noire

Nouvel outil dans la chasse à la matière noire


Des chercheurs du MIT ont proposé un moyen unique de détecter la matière noire en simulant une étoile à neutrons.

Les physiciens savent depuis longtemps que l'univers est bien plus qu'il n'y paraît. Le comportement gravitationnel des galaxies ne peut pas être expliqué par la matière que nous pouvons directement observer. Cela a conduit les scientifiques à proposer qu'une masse supplémentaire encore indétectable doit exister, bien nommée matière noire.

[Source de l'image: MIT]

Dans la quête de comprendre les éléments constitutifs de l'univers, les scientifiques ont à leur disposition des outils assez impressionnants. Chaque nouvelle découverte découverte au Grand collisionneur de hadrons entraîne un déluge d'articles de recherche. Une équipe de physiciens du MIT a proposé une nouvelle expérience pour détecter une particule hypothétique, jusqu'à présent, connue sous le nom d'axion. En simulant un ensemble extrême de conditions trouvées dans une étoile à neutrons, appelée magnétar, ils espèrent générer un champ magnétique suffisamment intense pour rendre les axions «visibles».

Le co-auteur du récent article de l'équipe, le professeur agrégé Jesse Thaler, a déclaré au MIT News:

«Les axions sont des particules très étranges et contre-intuitives. Ils sont extrêmement légers, avec de faibles interactions, et pourtant cette particule peut dominer le budget de matière de l'univers et être cinq fois plus abondante en masse que la matière ordinaire. Nous avons donc vraiment dû réfléchir sérieusement à la question de savoir si ces particules étaient en principe détectables avec la technologie actuelle. C'est extrêmement intimidant. "

L'expérience est centrée sur un appareil portant un acronyme fantastique: ABRACADABRA (A Broadband / Resonant Approach to Cosmic Axion Detection with an Amplifying B-field Ring Apparatus). Fonctionnant à des températures juste au-dessus du zéro absolu, le dispositif est constitué de bobines magnétiques enveloppées de métal supraconducteur.


[Source de l'image: MIT]

Les chercheurs espèrent que la nouvelle approche pourrait conduire à un aperçu du problème Strong CP (parité de charge). Ce mystère permanent se concentre sur ce que le co-auteur Benjamin Safdi appelle «l'indifférence des neutrons aux champs électriques». Il expliqua:

«Nous ne nous attendons pas à ce que les neutrons s’accélèrent en présence d’un champ électrique car ils ne transportent pas de charge électrique, mais vous pouvez vous attendre à ce qu’ils tournent. C'est parce que nous nous attendons à ce qu'ils aient un moment dipolaire électrique, où vous pouvez penser à un neutron ayant une charge positive d'un côté et une charge négative de l'autre. Mais d'après notre compréhension actuelle, cet effet de rotation n'existe pas, alors que la théorie le dit. »

L'axion peut être responsable de ce comportement étrange. Les physiciens ont proposé que l’axion puisse supprimer le moment dipolaire électrique d’un neutron, les résultats magnétiques résultants étant détectables par expérience.

Comment le MIT souhaite appliquer les informations

Le professeur agrégé Thaler dit que le travail est encourageant: «Il est très tentant de dire qu’il pourrait y avoir une particule qui sert ce but profond, et plus encore si nous devions détecter la présence de ces particules sous forme de matière noire.

S'appuyant sur les travaux de l'Université de Washington, l'équipe du MIT cherche à élargir la portée de la recherche en utilisant l'expérience proposée. Le professeur agrégé Thaler a expliqué:

Le problème du fort CP est associé au fait de savoir si le spin d’un neutron répond aux effets électriques, et vous pouvez en quelque sorte penser à un magnétar comme un spin gigantesque avec de grands champs magnétiques. Si des axions entrent et modifient les propriétés de la matière nucléaire pour résoudre le problème de Strong CP, peut-être que les axions peuvent interagir avec ce magnétar et vous permettre de le voir d'une nouvelle manière. Les effets subtils des axions doivent donc être amplifiés. »

D'autres chercheurs ont bon espoir. Le professeur adjoint Gray Rybka, de l'Université de Washington, a déclaréCe n'est que récemment qu'il y a eu de nombreuses bonnes idées pour rechercher [les axions à basse fréquence]. L'expérience proposée ici s'appuie sur des idées précédentes et, si les auteurs sont corrects, peut être la configuration expérimentale la plus pratique qui puisse explorer certains des régimes d'axions plausibles à basse fréquence.

Le professeur agrégé Thaler a confirmé:

«Nous avons un instrument sensible à de nombreuses longueurs d’onde, et nous pouvons le chatouiller avec un axion d’une longueur d’onde particulière, et ABRACADABRA résonnera. Et nous irons dans un territoire inconnu, où nous pourrions peut-être voir de la matière noire de ce prototype. Ce serait génial."

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Via:MIT

Écrit par Jody Binns


Voir la vidéo: La matière noire, bientôt dévoilée?