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Bien qu’elle soit censée représenter 85 % de la masse totale de l’Univers, la matière noire reste insaisissable. Une nouvelle étude propose un moyen unique de la détecter en utilisant l’atmosphère terrestre.
L’insaisissable matière noire
On pense que la matière noire est omniprésente dans le cosmos, alors pourquoi ne pouvons-nous pas la trouver ? Parce qu’elle est invisible : elle n’émet, n’absorbe ou ne reflète pas la lumière et interagit très rarement avec la matière ordinaire. Bien qu’elle n’ait jamais été confirmée expérimentalement, elle semble se manifester par son influence gravitationnelle sur les étoiles, les galaxies et les amas, dont les mouvements et l’évolution seraient autrement difficilement explicables.
La détection de la matière noire constituerait l’une des plus importantes percées scientifiques de tous les temps, il n’est donc pas surprenant qu’elle fasse l’objet de très nombreuses expériences. L’un des problèmes est que la matière noire possède un large éventail de propriétés potentielles, notamment différentes masses, énergies et interactions. C’est pourquoi les physiciens étudient différents moyens de détecter des signaux de son passage.
Prépubliée sur le serveur ArXiv, la nouvelle étude, menée par des chercheurs de l’université d’État de l’Ohio, propose une approche unique. L’équipe suggère que si les particules de matière noire possèdent une masse importante, elles sont susceptibles d’entrer dans l’atmosphère terrestre sous la forme de météores, et potentiellement y laisser des traces détectables.
Lorsque les météores traversent le ciel, ils laissent derrière eux des traces de rayonnement qui produisent des électrons libres. Ces « dépôts d’ionisation » reflètent les ondes électromagnétiques émises par les instruments radar, ce qui leur permet de détecter les météores qui passent dans l’air. Selon l’équipe de la nouvelle étude, les particules de matière noire produiraient des signaux similaires mais distincts.
Utiliser l’atmosphère terrestre comme un détecteur géant
Les chercheurs ont caractérisé ce à quoi ces météores de matière noire pourraient ressembler, et proposé qu’une analyse approfondie de ces signaux radar permettrait de les distinguer de leurs homologues « classiques ». Faisant ainsi de l’atmosphère de la planète entière un détecteur géant qui permettrait de traquer un type de matière noire souvent négligé.
Les particules de matière noire peuvent être très légères et se trouver partout, ou posséder une masse énorme et être relativement rares. La plupart des expériences recherchent les premières, généralement dans de grandes installations souterraines, à l’abri du bruit de fond. Mais si les particules ont une masse plus importante, elles pourraient ne pas parvenir jusqu’à ces détecteurs, ce qui pourrait expliquer l’absence de détections au fil des décennies.
La nouvelle technique permettrait d’élargir la recherche et pourrait être utilisée par d’autres expériences afin de confirmer leurs détections potentielles.