La matière noire pourrait se cacher dans les données des ondes gravitationnelles

Une équipe de chercheurs a proposé une nouvelle façon de rechercher la matière noire : dans les perturbations de l’espace-temps lui-même. L’équipe a étudié les données de la troisième série d’observations menées par le Laser Interferometer Gravitational Observatory, ou LIGO, et est parvenue à des résultats surprenants. Publié Les conclusions ont été faites plus tôt ce mois-ci Lettres d’examen des documents.

La matière noire est un terme générique désignant la matière dont l’existence peut être déduite de ses interactions gravitationnelles avec la matière ordinaire, mais qui est autrement invisible. La matière noire représente environ 27 % de l’énergie et de la masse de l’univers et, même si elle représente une quantité énorme de tout, son observation directe s’avère extrêmement difficile. À l’heure actuelle, les scientifiques ne l’ont pas encore fait. Au lieu de cela, ils se sont limités à observer ses effets gravitationnels sur d’autres objets.

« Certaines théories suggèrent que la matière noire se comporte davantage comme une onde que comme une particule », explique Alexander Gutell, physicien à l’université de Cardiff et auteur principal de l’étude. Phys.org a dit« Ces ondes provoqueraient de minuscules oscillations dans la matière ordinaire, qui pourraient être détectées par des détecteurs d’ondes gravitationnelles. »

Les détecteurs d’ondes gravitationnelles comme LIGO utilisent l’interférométrie pour détecter les ondulations dans l’espace-temps causées par le mouvement et les interactions d’objets massifs tels que les trous noirs et les étoiles à neutrons. LIGO mesure essentiellement la distance parcourue par les faisceaux laser sous terre ; Lorsque les ondes gravitationnelles se contractent ou élargissent l’espace-temps, les scientifiques peuvent voir dans les données que les faisceaux laser ont parcouru une distance légèrement plus longue ou plus courte qu’auparavant, indiquant le passage d’une onde gravitationnelle.

La dernière équipe a étudié les bosons très légers, qui sont l’une des formes hypothétiques de la matière noire (d’autres incluent les axions et les photons sombres). Une caractéristique unique de la matière noire sur laquelle l’équipe étudiait est qu’elle interagit faiblement avec la matière et la lumière, à l’instar des particules massives à faible interaction, ou WIMP, et peut former des formations semblables à des nuages ​​qui leur permettent d’apparaître dans une onde gravitationnelle. données du détecteur.

« Au niveau atomique, vous pouvez imaginer le champ de matière noire fluctuant avec le champ électromagnétique », a déclaré Guettel. « Les oscillations du champ de matière noire modifient activement les constantes fondamentales, c’est-à-dire la constante de structure fine et la masse électronique, qui régissent les interactions électromagnétiques. »

Bien que l’équipe n’ait pas détecté directement la matière noire, elle a posé de nouvelles limites à la force de l’interaction que cette matière peut avoir avec les composants LIGO. La nouvelle mesure de l’équipe a amélioré les mesures précédentes d’un facteur 10 000 dans la plage de fréquences spécifique qu’ils testaient.

Il faudra peut-être beaucoup de temps avant que les scientifiques puissent détecter directement la matière noire pour la première fois, c’est donc une bonne chose qu’ils cherchent partout où ils le peuvent.