Quand les physiciens s’excitent

ANITA est un instrument scientifique installé en Antarctique destiné à détecter des particules provenant des rayons cosmiques. Il est spécifiquement conçu pour chasser des rayonnements spatiaux extra-atmosphériques. La communauté des physiciens spécialisés dans les hautes énergies, dont celles concernant les neutrinos, fut prise d’une grande excitation quand l’instrument a détecté des particules qui ont semblé provenir de la terre plutôt que de l’espace. Puisque les rayonnements connus ne devraient pas rebondir, les scientifiques ont commencé à se demander si ces faisceaux mystérieux sont faits de particules inconnues jusqu’à présent, donc en dehors du modèle standard.

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ANITA

Depuis les premières observations en 2016, les scientifiques ont émis plusieurs hypothèses, dont celles des neutrinos stériles ou d’une distribution atypique de matière noire au sein de la Terre. Cependant, des hypothèses plus conventionnelles n’étaient pas toutes écartées pour autant.

Cela vient de changer. Un récent article scientifique (26 septembre 2018) provenant du Penn State University vient de montrer les données colligées des deux détecteurs de particules installés en Antarctique, ANITA et Ice Cube et leurs conclusions ont fait sursauter l’ensemble de la communauté scientifique. Si leur conclusion est valide, il n’y aurait qu’une seule chance sur 3,5 millions que les particules détectées par les deux appareils fassent partie du bestiaire du modèle standard des particules fondamentales actuellement accepté. C’est un niveau de confiance valant entre 5,8 et 7 sigma en fonction des calculs choisis, 5 étant le minimum pour confirmer une nouvelle découverte.

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Ice Cube

Les deux équipes de chercheurs ignorent toujours si ces particules sont l’une de celles actuellement prédites par des théories alternatives ou complémentaires. Quoi qu’il en soit, cette découverte était grandement attendue puisque le modèle standard a toujours été considéré comme une œuvre incomplète du fait qu’il ne dit absolument rien sur la gravitation ni sur la matière noire ni sur l’énergie noire, des phénomènes observables qu’on ne peut laisser de côté.

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Simulation du réseau de détecteurs sous-glaciaire de Ice Cube

Mais pourquoi ces détections n’ont-elles lieu qu’en Antarctique alors qu’il existe tout un tas de détecteurs ailleurs dans le monde ? Les rayons cosmiques moins freinés par le champ électromagnétique de la Terre à cet endroit transportent des énergies impossibles à générer avec des appareils sur Terre et même par le plus puissant d’entre eux, le LHC. En analysant les comportements de ces particules cosmiques hyper énergétiques, on accède à tout un nouveau pan de la physique. Pour l’instant, le mystère plane sur la nature précise de ces particules.

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Pour ma part, je reste un peu sceptique. Les Américains nous ont prouvé avec l’expérience 2MASS qu’ils peuvent rapidement tirer des conclusions infondées. C’est comme s’ils étaient frustrés que les spots des découvertes scientifiques ne les illuminent plus et ils les recherchent à tout prix. Ils n’ont qu’à demander à leur gouvernement de mettre moins d’argent dans la guerre et plus en recherche. Connaissant leur président, ce serait chose facile, non ?

Photon noir

Le CERN reprend ses activités, mais pas avec le LHC, avec le SPS. Bon, d’accord, je vais continuer en français. Le Centre européen pour la recherche nucléaire recommence ses expériences en utilisant le Super Synchrotron à Protons, un accélérateur circulaire plus petit que le fameux Large Hadron Collider utilisé dans la traque du boson de Higgs.

Cette fois-ci, les scientifiques du CERN cherchent des traces du photon noir, une particule hypothétique qui serait responsable d’interactions entre la matière ordinaire et la matière noire. Cette expérience est nommée par le sigle NA64.

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D’après la théorie actuelle, l’Univers serait composé de 15 % de matière telle qu’on la connait et de 85 % de matière dite noire puisqu’elle est invisible, n’interagissant pas avec les photons. Cette fameuse matière noire permet de consolider les galaxies qui, sinon, se disloqueraient tellement leur vitesse de rotation est grande. Mais grâce à ce surplus de masse, elles forment leurs belles spirales sans que leurs étoiles s’éparpillent.

Seules des observations gravitationnelles de ce genre, ainsi que les effets de lentilles gravitationnelles nous laissent croire que la matière noire existe réellement. Toutefois, elle n’est jamais apparue dans les expériences au CERN ou ailleurs. On pense être en mesure de confirmer son existence en s’attaquant à son transmetteur de force qui serait un type de photon différent des grains de lumière que l’on connait, qui n’émet aucune lumière (onde électromagnétique) et qui par conséquent est invisible, de là son qualificatif «noir».

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Tout ceci n’est qu’hypothétique, mais si on ne parvient pas à découvrir ce photon noir et d’y associer une cinquième force, la théorie de l’existence de la matière noire va prendre du plomb dans l’aile. S’ensuivrait une remise en question de la théorie de la gravitation énoncée par Einstein en 1915, sa fameuse relativité générale.

Puisque cette théorie n’a jamais été prise en défaut, dans aucune expérience, soit elle est juste et la matière noire existe réellement, soit la matière noire n’existe pas et la relativité générale est fausse malgré nos résultats expérimentaux actuels qui atteignent des niveaux de précision extrêmes.

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Le questionnement est majeur puisqu’il touche à 85 % du contenu de l’Univers en fait de matière ou à l’avènement d’une théorie de la gravitation interagissant différemment aux petites et aux distances moyennes et grandes, c’est-à-dire de la dimension des galaxies et plus encore.

On a toutes les preuves que nos théories coincent quelque part, pourtant l’Univers a très bien su dissimuler la façon dont il fonctionne. Présumer l’existence du photon noir et de sa matière noire est une tentative théorique qui nous permettrait de nous dépêtrer de ce bourbier dans lequel la physique des particules et de la gravitation est enfoncée depuis plus de 85 ans.

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Oui, déjà en 1933, un astronome du nom de Fritz Zwicky avait présumé de l’existence d’une matière invisible en mesurant la vitesse de rotation des galaxies. Ce dernier s’est mis la communauté des astronomes à dos lorsqu’il les a tous traités de «bâtards, peu importe dans quel sens on les regarde», mais il avait raison puisqu’ils s’étaient alors totalement désintéressés de ses résultats d’observation qui jetaient un très lourd pavé dans leur mare à canards.

Mais eux qui voyaient Zwicky comme leur vilain petit canard ont dû admettre, bien plus tard, malheureusement, qu’il avait parfaitement raison. Un scientifique de plus à rejoindre le plateau de la balance des génies désavoués qui ont osé dire différemment de la majorité, voire de la totalité des gens de leur profession.

Explosion d’un météore

Le 15 janvier dernier, un météore s’est invité dans notre atmosphère au-dessus de certains états du centre-nord des USA et plus particulièrement du Michigan ainsi qu’en Ontario au Canada. Il aurait explosé avant de toucher terre en créant une onde de choc et un tremblement de terre de faible amplitude. Il serait surprenant qu’on retrouve des météorites au sol. Il s’est récemment produit le même phénomène en Russie. Ce sont en soi des événements plutôt anodins même s’il existe un danger réel de bris de vitres pouvant nous causer des blessures, mais là n’est pas le vrai problème.

L’International Astronomical Union (IAU) répertorie les cailloux célestes pouvant potentiellement devenir une menace, les Potentially Hasardous Asteroids (PHA). Voici l’adresse vous permettant de voir cette liste. Par contre, les vraies menaces sont rares et actuellement, aucun des astéroïdes recensés ne représente une réelle menace pour nous. C’est-à-dire qu’aucun n’a plus de cent mètres de diamètre et en même temps une trajectoire qui l’amènera à moins 7,5 millions de km de la Terre.

Cependant, des astéroïdes non répertoriés continuent de nous pleuvoir sur la tête sans n’avoir jamais été détectés. Le plus médiatisé est certainement le météore de Tcheliabinsk qui a explosé dans le ciel de la Russie le 15 février 2013, faisant plusieurs blessés. Ainsi, la liste des 1 882 astéroïdes potentiellement dangereux actuels n’est rien à comparer à la vraie quantité rôdant au-dessus de nos têtes et risquant une incursion dans notre atmosphère.

Il s’est produit un événement de ce genre en 1908 en Russie (coudonc !) appelé « l’événement de la Toungouska ». Un astéroïde aurait explosé à haute altitude au-dessus de ce territoire, couchant d’un seul souffle soixante millions d’arbres sur une superficie de 1 200 kilomètres carrés et causant des dégâts sur plus de 30 000 kmfaisant de cet événement la pire catastrophe recensée impliquant un météore. Heureusement, ce territoire était inhabité et à ce que l’on sait il n’y eut aucune perte de vie. Le souffle de cette explosion équivaut à plusieurs centaines de fois le souffle des bombes nucléaires d’Hiroshima et de Nagasaki. Une telle catastrophe survenant aujourd’hui au-dessus d’une grande ville ferait des centaines de milliers de victimes.

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L’origine météorique est contestée à cause de l’absence d’astroblème et de résidus d’origine cométaire ou d’astéroïde. Plus récemment, des résidus auraient été retrouvés piégés dans la résine des arbres et dans la tourbe bien qu’aucune météorite n’ait été retrouvée au sol. Les autres possibilités impliquent des objets plus exotiques, donc bien plus hypothétiques, tels un trou noir, une boule de matière noire ou d’antimatière. Étant un adepte du rasoir d’Occam, je penche pour la raison la plus probable et la plus probante, soit un météore.

Aujourd’hui, on doit rajouter une autre possibilité qui n’existait pas en 1908, la chute d’un débris spatial.

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Ce phénomène est bien plus courant qu’il n’y parait et certaines parties de fusées conçues pour être d’une solidité à toute épreuve réussissent à tomber sur terre sans se désagréger. Sachant combien ces débris sont nombreux, attendez-vous à entendre parler régulièrement d’explosions de ce genre.

 

Ma petite amie, c’est l’Univers

En physique des particules, en astrophysique et en cosmologie, lorsqu’on ne comprend pas quelque chose, on lui affuble l’épithète noir ou sombre (dark, en anglais, ils sont plus économes de mots). Énergie sombre, matière noire, trou noir, manquerait-on d’imagination ? C’est très utile, on n’a rien à prouver pourvu qu’on qualifie toutes nos incompréhensions de l’un de ces deux termes, ou même des deux. Ça semble leur donner une existence, une réalité et ça nous permet de ne pas chercher plus loin. Entendre ici, de mettre en doute nos théories actuelles.

Bon, d’accord, je charrie un peu. Si on se trouvait en présence d’un trou noir, on verrait fort probablement une forme réellement noire mate. C’est son horizon des événements (enfin un terme en physique où les mots noir et sombre sont absents).

Actuellement en physique et en cosmologie, à l’instar du langage utilisé, nous vivons des moments sombres. Selon nos lois et connaissances observationnelles actuelles, plus de 95 % du contenu de l’Univers nous sont totalement inconnus. Aucune particule élémentaire faisant partie du bestiaire actuel ne peut expliquer comment il se fait que les étoiles des galaxies ne s’écartent pas les unes des autres, les galaxies tournant trop vite sur elles-mêmes pour préserver la cohésion de l’ensemble selon la loi de la gravitation d’Einstein (relativité générale).

Ensuite, on observe que l’Univers a entamé une phase d’expansion accélérée, ce qui aurait pour effet de le refroidir de plus en plus vite. Mais cet effet oblige la présence d’une énergie compensant la force gravitationnelle qui, elle, cause nécessairement une décélération de la vitesse des objets célestes. Mais rien de connu n’expliquerait cette fameuse énergie répulsive. Ouais, il y a bien l’énergie du vide, mais lorsque nos calculs engendrent une différence de l’ordre de 10 à l’exposant 120 (un nombre composé de 121 chiffres) par rapport aux observations, on peut dire qu’on ne comprend rien de rien à cette énergie répulsive sombre.

Si l’on fait le bilan, matières et énergies connues composent à peine 5 % de l’Univers observé. La matière noire ferait 27 % de son contenu total et l’énergie sombre, un joli 68 %. Ainsi, 95 % de notre Univers nous sont totalement incompréhensibles. Étrangement, 95%, c’est la valeur correspondant exactement au taux de mon incompréhension des pensées de ma petite amie. Tout est dans tout. C’est sûrement le côté fractal de l’Univers. Ça ne m’aide pas à mieux la comprendre, mais à tout le moins à mieux l’accepter puisqu’elle est l’image miniature de notre Univers tout entier.

Wow, dernière grande nouvelle, ma théorie concernant les similitudes fractales entre l’Univers et ma petite amie s’est confirmée. Depuis qu’elle a lu ce texte, son attitude s’est grandement refroidie, elle me démontre une sombre et puissante énergie répulsive et elle est d’une humeur noire massacrante. Alors, lorsqu’elle m’a posé la question à savoir si j’aime l’Univers tel qu’il est, soyez certain que je lui ai répondu OUI sans hésiter. Je sais maintenant pourquoi certains mystères de l’Univers resteront pour toujours et à jamais dans la zone d’ombre. Un gars pas fou, ça surveille ses intérêts personnels !