mardi, mars 19

Physique des particules : sur la piste du mystérieux Neutralino !

 

Les chercheurs ont découvert des indications d’une particule non détectée auparavant dans le rayonnement cosmique. Leurs mesures avec un détecteur à bord de la station spatiale ISS correspondent très bien à la théorie des neutrinos, une particule de matière noire.

Tau-Neutrino, Strange Quark, Gluon

Les particules élémentaires exotiques en savent beaucoup. Plus récemment, le boson de Higgs traqué à l’accélérateur Cern à Genève a fait la une des journaux. Maintenant, les chercheurs rapportent des preuves d’une particule appelée Neutralino, auparavant connue seulement en théorie, qui, selon le modèle particulaire des physiciens, appartient à la mystérieuse matière noire.

Les indications d’un éventuel Neutralino proviennent du détecteur AMS à bord de la Station spatiale internationale ISS. Il analyse le rayonnement cosmique et compte les électrons et leurs adversaires, les positrons chargés positivement. Il a été démontré que la proportion de positrons avec une énergie de 8 Gigaelektronenvolt (GeV) ou plus augmente rapidement et atteint un maximum de 275 GeV. Ce maximum ne devrait pas exister réellement – il pointe vers une nouvelle source de positrons, comme le rapporte l’équipe de recherche internationale dans la revue « Physical Review Letters ».

Les mesures pourraient aider à mieux comprendre la matière noire. Les physiciens supposent qu’environ cinq pour cent seulement de l’univers est constitué de matière ordinaire telle que nous, les humains, la connaissons de la terre. Environ 27 pour cent sont de la matière noire et environ 68 pour cent de l’énergie noire.

« Nous avons mesuré un maximum de positrons – et c’est exactement ce que le modèle de la matière noire prédit « , dit Stefan Schael de l’Université RWTH d’Aix-la-Chapelle. L’excès de positrons détecté par le détecteur AMS pourrait bien s’expliquer par des collisions de particules de matière noire. Les résultats sont compatibles avec l’existence d’un neutrinos, une particule de matière noire qui n’était prévue que théoriquement.

Livraison du détecteur de la navette spatiale

L’existence de matière noire ou de particules nouvelles, cependant, n’est pas prouvée par les mesures. « Nous ne pouvons pas exclure la possibilité d’autres explications, dit le physicien. Il existe certainement d’autres sources de positrons, comme les pulsars.

L’Alpha-Magnet-Spectromètre (AMS), également connu sous le nom d’AMS02-Expérience, a été transporté à l’ISS en mai 2011 avec le dernier vol de la navette spatiale « Endeavour ». Il est monté sur la station spatiale sur le côté du segment S3 de la perche de l’ISS, à l’opposé du sol. Le spectromètre est constitué d’un grand aimant permanent qui dévie les particules chargées qui le traversent. La charge et l’énergie des particules peuvent être déterminées à partir de la courbure orbitale. Plus de 500 chercheurs de 16 pays ont participé à l’élaboration de l’instrument de sept tonnes, qui a coûté 1,5 milliard d’euros. Les chercheurs espèrent que le détecteur continuera à fournir des données jusqu’en 2024.

Des mesures précises du rayonnement cosmique ne sont possibles que dans l’espace. « Le champ magnétique terrestre protège notre planète à grande échelle « , explique Stefan Schael. Cependant, à une altitude d’environ 400 kilomètres où vole l’ISS, le blindage n’est pas complet. « C’est pourquoi nous pouvons y détecter les électrons et les positrons. »

L’atmosphère forme un deuxième mécanisme de protection contre le rayonnement cosmique, qui est dangereux pour les organismes, car elle absorbe les électrons et les positrons. Ce n’est que grâce à ce double blindage que la vie sur Terre est possible.

Les scientifiques espèrent résoudre bientôt le mystère de la matière noire. D’autres mesures sont en cours avec l’AMS pour déterminer la teneur en positrons à des énergies encore plus élevées, a déclaré Samuel Ting du MIT, qui coordonne l’expérience AMS. Le cours exact de cette courbe est important parce qu’elle pourrait contenir une sorte de signature de la matière noire.