Pour une poignée de quarks

Alors peut être que la matière noire, finalement, serait de la matière issue des mêmes composants que notre matière visible mais assemblés de manière à passer inaperçue ?

La matière noire est une invention théorique rendue nécessaire par l’observation d’effets gravitationnels que la matière visible, seule, ne peut expliquer. A tel point que la matière noire formerait 85% de toute la matière de l’univers, et son identification est donc l’une des grandes priorité de la physique des particules. Ce blog contient déjà pas mal d’articles sur ce sujet, faisant allusion à des particules théoriques telles les WIMPS et les SIMPS, et la théorie de la Supersymétrie (Susy), toutes choses imaginées pour décrire cette fameuse matière noire. Toutes choses dont on ne trouve pas trace malgré les efforts des équipes du CERN, qui viennent de relancer le fameux accélérateur LHC après deux années de mise à niveau. LHC qui avait permis de donner corps, en 2012, au boson de Higgs, particule théorisée dans les années 60 pour expliquer la notion de masse.

On espérait que le LHC ferait jaillir ces particules fantômes, mais pour l’instant il n’en est rien et même si la recherche va continuer dès 2016, l’espoir semble de plus en plus faible. Deux solutions alors : sortir du cadre du modèle actuel pour explorer d’autres modèles telle la théorie MOND, que j’introduisais dans le billet Et alors, cette matière noire ?, ou en revenir à notre bonne vieille matière classique, dite baryonique, et voir s’il serait possible qu’elle (la matière noire) se cache à notre vue du fait d’une configuration exotique de ses constituants élémentaires, les quarks.

Comme on le voit dans le dessin ci-dessous nous connaissons actuellement six types de quarks, et leurs antiquarks correspondants.

Source : New Scientist

Les protons et neutrons qui constituent notre matière classique sont constitués de trois quarks, et l’on ne savait pas s’il pouvait exister des particules composées de plus de trois quarks jusqu’à la découverte, en juillet de cette année, de Pentaquarks – des particules composées de cinq quarks. Ah. Serait-il dès lors possible qu’il existe des amas de quarks, nommés “macros”, composés de dizaines, centaines, millions ou milliards de quarks ?

Les quarks sont soumis à la force nucléaire forte. Plus les quarks sont éloignés les uns des autres, plus cette force est forte, ce qui fait que l’on ne trouve jamais de quarks se baladant tous seuls. Leur agglomération formerait des amas extrêmement denses du fait de l’inexistence d’espace entre eux (la matière classique à base de protons et neutrons est “légère” du fait des immenses espaces, relativement parlant, entre les noyaux). Une cuillère à café de soupe de quark pèserait le poids d’une montagne. Cette densité en ferait des corps inertes, n’interagissant pas ou très peu avec la lumière, qui pourraient être distribués dans l’univers sous la forme de zillions de petits amas quasi invisibles mais avec un effet gravitationnel important. Autrement dit, de la matière noire.

La théorie capable d’expliquer l’existence de “macros” n’est pas très développée et les efforts de détection d’impacts de “macros”, sur Terre ou sur la Lune via les séismographes qui y furent déposés par les astronautes, n’ont pour l’instant rien donné. Néanmoins c’est une avenue de recherche qui va se développer. Un séismographe sensible à l’impact d’un seul atome d’hydrogène fera, l’an prochain, partie de la mission martienne InSight de la NASA.

La seule chose dont on peut être certain, c’est que si la matière noire est effectivement constituée d’amas de quarks, le LHC ne pourra pas les voir du fait qu’il travaille avec des énergies beaucoup trop élevées, énergies requises pour la recherche d’une matière noire à base de particules exotiques…

Source : https://www.newscientist.com/article/mg22730350-500-strangely-familiar-is-dark-matter-normal-stuff-in-disguise/