Un peu de lumière sur la matière noire

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CLAUDE BORDELEAU

Lors d’un entrevue dans le cadre de l’émission Culture physiques diffusée sur le Canal Savoir, Nathalie Palanque-Delabrouille, astrophysicienne au DAPNIA, service de physique des particules du CEA à Saclay, chercheuse à la pointe de la recherche sur la matière noire faisait, entre autre, le point sur les connaissances touchant la matière noire. La matière noire! Quelle est cette chose que l’on ne peut détecter que par son effet sur la gravitation des étoiles et des galaxies? Elle constitue 80% de la matière de l’univers (le 20% de matière ordinaire qui constitue les étoiles et nous aussi est tout de même estimée à 1080 atomes!!!). C’est comme être sur une île entourée d’un océan d’eau et n’avoir aucune idée de ce qu’est l’eau.

1933, l’astronome suisse Fritz Zwicky qui étudie un amas de Galaxie, soit un groupe de galaxies dans un secteur donné qui sont liées par la gravitation, or il découvre que plusieurs de celles-ci orbitent à des vitesses beaucoup plus importantes que celles prévues; et cela dépend de la masse. Il y a donc une importante masse manquante non-visible. Mais cela laisse la communauté scientifique de l’époque indifférente.

1970 l’astronome américaine Vera Rubin qui étudie les étoiles périphériques de la galaxie spirale Andromède découvre qu’elles se déplacent trop vite il manque une masse importante pour expliquer cela. La masse manquante de Zwicky refait surface et obtient le statut de matière noire et la théorie du Big Bang l’accueille bien vite dans son sein. Cette masse explique la vitesse d’expansion de l’univers.

Faisons un pain aux raisins : on met une poignée de raisins dans un bol, simple mais rien ne se passe vraiment. On ajoute la pâte (matière noire). Elle englue les raisins et commence à gonfler, son expansion emportant les raisins dans toutes les directions, chacun s’éloignant de l’autre comme les galaxies mais les raisins qui observent le phénomène ne comprennent pas ce qui les pousse.

Ils n’ont pas les yeux pour voir la pâte ni de bouche pour la goûter seulement une peau en matière ordinaire pour en subir la gravitation. Devant une telle énigme les raisins n’ont qu’une option : poussé par la curiosité et la soif de connaissance, ils se mettent à raisonner

Essayons les neutrinos, on vient de découvrir qu’il possèdent une masse, mais même si elle n’est pas déterminée précisément elle sera trop faible pour constituer la matière noire.

S’agit-il de matière ordinaire mais vraiment noire, qui n’émet aucune lumière tel des planètes ou des astres avec une masse trop faible pour devenir étoile? Au début des années 1990 le projet EROS (expérience recherche objets sombres)auquel participe Mme Palanque-Delabrouille et, en parallelle avec le projet américain MACHO (Massive Compact Halo Objects)(le langage et l’humour des physiciens est souvent encore plus énigmatique que la matière noire elle-même) sont mis en marche. Einstein avait dit en 1936 que des objets massifs vont dévier la lumière de la source et que l’on verrait alors deux images échos de celle-ci, mais que ce phénomène est tellement faible qu’il restera indétectable. De nos jours notre instrumentation n’a d’ailleurs pas résolution pour voir effectivement les deux images échos mais par contre cet effet de micro-lentille gravitationnelle permet d’observer une augmentation en luminosité qui elle est détectable. Pendant plus de six ans de prises de données sur des millions d’étoiles quelques rares phénomènes de détection de masses noires sont prouvés mais trop peu pour expliquer la matière noire.

On a souvent besoin d’un plus petit que soi, alors on change d’échelle : les amas de galaxies, les galaxies, les étoiles sont constitués de quoi : de particule dont le nombre compense la taille, nous en sommes la preuve vivante. Il y a une théorie largement acceptée : la super-symétrie. Chaque particule que nous connaissons (électron, proton, quark etc) aurait une super-particule associée. Toutefois, détecter ces super-particules demande des énergies qui dépassent notre technologie, ou plutôt la dépassaient car le nouveau grand collisionneur de hadrons (LHC) de Genève qui peut les engendrer et les masses calculées de ces super-particules en font des candidats idéaux pour expliquer la matière noire.

Cette fameuse matière noire est-elle donc sur le point d’être révélée au grand jour? Mon petit côté scientifique l’espère mais mon petit côté humain pas autant peut-être. Si la matière noire est comprise, une quête édifiante pour l’humanité prendra fin et l’on dit que le chemin qui mène à un endroit participe souvent plus à notre évolution et émerveillement que le but final (demander à ceux qui ont fait le chemin de Compostelle!). Imaginez depuis 1933 tous les cerveaux en ébullition, les enfants émerveillés et défiés par ces questions, les vocations et avancées en recherches pures et appliquées que la matière noire à nourris.

Mais imaginons aussi vers quels nouveaux questionnements sa compréhension va nous mener?

Pourras-t-on utiliser cette connaissance toute neuve pour voyager encore plus haut, plus loin vers l’horizon cosmique, cet horizon est-il aussi illusoire que l’horizon terrestre? Jusqu’où nos iliens du début, les habitants de l’île entourée d’eau énigmatique, pourront-ils naviguer sur cet océan maintenant révélé? Cette matière noire permet l’expansion de l’Univers et nous faisons partie intégrante de cet Univers, donc nous sommes aussi en expansion, intellectuel et spirituel. Cette matière noire et sa connaissance intègrent les humains pensants que nous sommes encore plus étroitement au Cosmos, le plus grand et complexe système écologique, le plus grand terrain de jeux.

Je pense et crois que notre connaissance de la matière noire dévoilera des merveilles, mais surtout des nouvelles questions, de nouvelles énigmes et de nouvelles réponses. Peut-on voir un arc-en-ciel dans le noir? Moi je dis oui! S’agit de trouver le bon éclairage.

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Claude Bordeleau

Né à Montréal en 1950. Diplôme de technologue en chimie, carrière de 37 ans comme technicien en travaux pratiques au Collège Ahuntsic. Études en guitare populaire et piano classique, accompagnateur instrumentiste dans un groupe vocal et une chorale. Ceinture noire 3ième Dan en karaté, toujours actif dans le Groupe Karaté Sportif. But dans la vie: apprendre et devenir une meilleure personne à chaque instant, physiquement et spirituellement avec le plus grand sourire possible.

5 pensées sur “Un peu de lumière sur la matière noire

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    6 juillet 2015 à 11 11 27 07277
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    Merci pour cet article sur un sujet qui m’a toujours passionné. J’en ai passé des heures à penser à cette matière noire comme on pense à un grand mystère incompréhensible.

    J’ai beaucoup apprécié l’analogie du pain aux raisins.

    Peut-être qu’un jour la compréhension de la matière noire nous permettra de laisser la guerre de côté et de nous occuper de nous associer davantage à l’Univers pour notre propre bonheur et celui des autres.

    Merci de votre arrivée sur le site.

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    6 juillet 2015 à 20 08 57 07577
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    Salut,

    À mon avis, tu fais une erreur de date à propos d’Einstein et des

    lentilles gravitationnelles qu’il avait effectivement prévues avec sa

    relativité générale ; puisque c’est en 1919, lors d’une éclipse souvent

    nommée aujourd’hui « éclipse d’Einstein », que l’expérience vérifia sa

    théorie, qui avait donc été énoncée bien avant 1936 :

    https://www.google.fr/?gws_rd=ssl#q=Einstein+1919

    Par exemple :

    https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89clipse_solaire_du_29_mai_1919

    Bien à toi,
    do
    http://mai68.org/spip

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      23 août 2015 à 20 08 17 08178
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      En 1905, Albert Einstein publiait sa théorie sur la relativité restreinte, en 1916, sa théorie de la relativité générale. C’est un peu avant, entre 1912 et 1915, qu’il énonçait la possibilité que des étoiles super massives pouvaient créer un phénomène de lentille gravitationnelle. Mais, ce n’est qu’en 1936 qu’il développa ce concept dans un article paru dans la revue Science (Vol. 84, N°2188, 4 décembre 1936, p.506-507) intitulé : Lens like action of a star by the deviation of light in the gravitational field.
      C’est dans cet article qu’il explore et calcule les mécanismes expliquant la possibilité que la lumière d’une étoile puisse être déviée par une étoile massive, formant un cercle lumineux autour d’elle pour un observateur situé en ligne droite entre les deux étoiles. Einstein croyait cependant que ces cercles lumineux n’existaient que théoriquement et que les observer serait pratiquement impossible. Le sens d’observer ici est de mesurer l’effet, et si le phénomène à été observé visuellement, la mesure de la déviation est encore au delà de notre technologie.
      C’est de ceci dont je fais mention dans mon article, pas le moment ou il en a parlé pour la première fois, mais l’année ou il a publié ses recherches et les limites des observations que l’on pouvait faire à ce sujet.
      Je vous remercie de l’intérêt que vous portez à mon article sur la matière noire et, j’espère que ces précisions vous satisferons car pour moi ce qui compte c’est la publication d’une théorie, et non la date de l’énoncé ou une telle théorie pourrait être possible. Je regrette pour le délai de la réponse, nouveau sur le site je ne savais pas comment faire.

      Encore merci pour votre intérêt, Claude Bordeleau

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    25 août 2015 à 8 08 39 08398
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    Votre résumé de l’opinion officielle sur la nature de la matière noire est parfaitement exacte, M. Bordeleau; et nous devons vous en remercier.

    Mais il faut aussi souligner que l’acceptation de cette explication est loin d’être unanime. Elle le semble actuellement, simplement parce qu’aucune autre explication n’est disponible et non pas parce que cette explication est absolument acceptable.
    1) Dire que la masse déforme l’espace est accepté mais ne semble pas être exact, puisque la déformation de la géométrie de l’espace autour d’une masse, comme la Terre, par exemple, ne s’arrête pas au niveau de la circonférence terrestre mais se rend jusqu’au centre de gravité de cette déformation, qui corresponde plus ou moins au centre de gravité terrestre.

    2) Dire que les galaxies sont liées par gravitation, comme le disait Zwicky, est une présomption si on considère la gravitation comme étant une « interaction » parce que:
    a) une interaction demande un « échange » entre ces galaxies, ce qui n’est pas le cas observé et
    b) la majorité des galaxies s’éloignent les unes des autres, ce qui est parfaitement observé.

    Ce qui nous amène au phénomène de « comouvence »; c’est-à-dire que les galaxies d’un amas se meuvent dans la même direction, indiquant un lien gravitationnel même si elles s’éloignent les unes des autres. Ce simple constat est inexplicable selon la notion actuelle « d’interaction » et une exemple est facile à décrire.

    Imaginez que vous envoyez un ballon-sonde dans la haute atmosphère. Votre ballon avant son départ est gonflé de moitié parce que s’il était complètement gonflé, il éclaterait en s’élevant à cause de la diminution de la pression atmosphérique. Par contre le ballon se gonfle lui-même en s’élevant. C’est donc dire que les molécule du gaz interne au ballon s’éloignent les unes des autres même si elles adoptent toutes le même mouvement vers le ciel. Ces molécules sont en « comouvement » sans être en « interaction » gravitationnelle.

    Le même processus est observé dans les amas de galaxies et cet événement pourrait bien être expliqué de façon similaire, sans « lien gravitationnel ». Ce qui voudrait dire qu’une déformation de la géométrie de l’espace est similaire à une « bulle » (ballon) d’espace déterminée et non à un « effet » universel.

    Tout ceci pour simplement démystifier la notion actuelle que les réponses fournies par la recherche scientifique sont exclusivement des « tentatives de réponses » et non des vérités indiscutables.

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      31 août 2015 à 16 04 18 08188
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      bonjour André
      merci pour votre commentaire, très intéressant et pertinent. Je suis entièrement d’accord qu’il n’existe ici aucune vérité et que les scientifiques sont en ébullition dans ce domaine, ce qui le rend d’autant plus intéressant et stimulant. Dans toutes les documentations que je lis sur plein de sujets il y a toujours un consensus sur l’explication la plus probable et des opinions divergentes et je crois que c’est cela qui fait avancer les choses car souvent se sont des divergences qu’est issue la réponse la plus proche de la vérité, et je suis bien le premier à apprécier en prendre connaissance; c’est le chemin qui est intéressant surtout si la destination n’est jamais considérée comme ultime et finale mais une étape vers d’autres voyages. Merci encore pour ce commentaire que j’ai eu beaucoup de plaisir à lire. Claude Bordeleau

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