Les scientifiques ont-ils enfin réussi à dénicher de la matière noire ?

L'énergie noire vient-elle du vide quantique ? Des chercheurs français, notamment de l’IRAP-OMP (CNRS/Université P. Sabatier Toulouse III), proposent une origine physique à l’énergie noire. Il s’agirait de l’action gravitationnelle du vide quantique présent dans une dimension supplémentaire de l’espace. Les travaux récents des chercheurs français ont montré qu’en présence d’une dimension supplémentaire compacte (c'est-à-dire rebouclée sur elle-même), le vide quantique gravitationnel pouvait produire une contribution à la densité de l’univers par un mécanisme similaire à l’effet Casimir en électrodynamique quantique. Les résultats récemment obtenus par le satellite Planck1 sont venus conforter notre connaissance de la composition de l’univers et les caractéristiques de son histoire. Dans ce paysage de la physique fondamentale une deuxième zone d’ombre existe : le rôle du vide quantique en gravitation. Note(s): Contact(s):

7: Énergie noire et particules caméléons Futura-Sciences : On ne peut donc pas faire intervenir une théorie tenseur-scalaire ou f(R) pour expliquer l’énergie noire ? Philippe Brax : En fait si ! Dans un article, publié en 2004 par Carsten van de Bruck, Anne-Christine Davis, Justin Khoury, Amanda Weltman et moi-même, nous avons montré qu’il existait une théorie tenseur-scalaire dont la masse de la particule associée au champ scalaire était fonction de la densité de l’environnement dans lequel elle se trouvait. Elle serait donc légère dans le vide inter-amas et lourde dans une étoile comme le Soleil. Cette particule s’adaptant en quelque sorte à son environnement, on lui a tout naturellement donné le nom de « particule caméléon ». De cette façon, il est possible de concilier aussi bien les observations dans le Système solaire qu’au niveau des amas de galaxies. FS : La théorie des caméléons peut être décrite dans le cadre de théories f(R). CDM. Il y a par exemple la mission EUCLID, sur laquelle réfléchit actuellement l’ESA.

10: Énergie noire et futur de l'univers Comme vient de nous le montrer Philippe Brax, la nature de l’énergie noire est un sujet fort riche avec une pléthore de modèles théoriques possibles, dont certains n’ont malheureusement pas été mentionnés ici. Pour ceux qui souhaitent en savoir plus, ce dossier se termine par quelques liens techniques comportant eux-mêmes une large bibliographie. Nous avons vu que l’étude de l’énergie noire était susceptible d’apporter des informations sur de la physique au-delà du modèle standard. Si la masse de Planck (l’échelle d’énergie à laquelle les effets de la gravitation quantique sont nettement perceptibles) est bien de 1016 TeV, ni le LHC avec ses collisions à 7 voir 14 TeV, ni un accélérateur du futur ne pourront jamais nous permettre de tester ces théories fondamentales pour comprendre la naissance de l’univers observable. La cosmologie, en tant que laboratoire pour l'infiniment petit, serait donc la seule fenêtre observationnelle qui nous soit accessible.

2: La découverte de l'énergie noire En 1998, deux équipes d’astrophysiciens menées respectivement par Saul Perlmutter et Adam Riess, firent une découverte qui allait révolutionner la cosmologie et déclencher d’intenses débats dans le milieu de la physique théorique, notamment dans le domaine spéculatif de la théorie des supercordes. Alors que la théorie standard du Big Bang, couplée aux observations faites jusque là, prévoyait un ralentissement de l’expansion de l’univers, celle-ci semblait s’être accélérée depuis quelques milliards d’années. La supernova SN 1994d dans la galaxie NGC 4526. © Nasa/Esa, The Hubble Key Project Team, The High-Z Supernova Search Team. Pour faire cette découverte, les astrophysiciens avaient patiemment cherché à détecter la lumière émise par l’explosion de supernovae de type SN Ia dans des galaxies situées à plusieurs milliards d’années-lumière de la Voie lactée. L'astrophysicien Saul Perlmutter. © The Shaw Prize. L'astrophysicien Adam Riess. © The Shaw Prize. Cette constante cosmologique