La matière noire de Monsieur Le Verrier

[wacounda]

Bonjour à tous,
Je viens de lire une anecdote assez intéressante que certains d'entre vous connaissent surement.
Urbain Le Verrier, astronome français, réussit à expliquer "l'anomalie" de l'orbite d'Uranus en détectant une 9ème planète: Neptune. Peu après, il tenta logiquement de renouveler cet exploit en expliquant pourquoi la période de précession du périhélie de Mercure ne concordait pas avec les prédictions faites à l'aide de la mécanique newtonienne : Il supposa l'existence d'une autre planète qu'il dénomma Vulcain et qui, située entre le Soleil et l'orbite de Mercure, perturberait l'orbite de cette dernière. Mais on n'a jamais pu observer cette planète... Et il fallu attendre une nouvelle physique totalement nouvelle pour expliquer l'inexplicable : la mécanique relativiste de Mr Einstein ! Vulcain était donc une sorte de matière noire de l'époque !
Tout ça pour dire que certaines crises scientifiques ont été résolues par des ajouts mais aussi par des bouleversements théoriques !
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[Nicolas321]

Bonjour,

Par un enorme coup de bol, j'ai trouve a ma bibliotheque un livre sur la matiere noire ecrit par un scientifique du nom de Sanders. Il a travaille sur la theorie mond et Teves. Il entre en detail dans les differentes theories et il explique que les theories MOND et Teves expliquent mieux certaines choses que les theories de matiere noire.

Donc gardons l'esprit ouvert.

Et peut-etre meme que l'explication n'est meme aucune des theories auxquelles on a jamais pense, et, comme tu le suggeres, on n'est pas au bout de nos surprises.

Moi ce qui m'etonne c'est que les 3 formes d'energies soient en gros du meme ordre de grandeur (5%, 25%, 70% de l'energie totale), ce qui tendrait a suggerer un lien entre les 3.

Nicolas.

[wacounda]

J'avais entendu que le gros avantage du modèle de la matière noire est qu'il permettait d'expliquer les anisotropies du CMB mais apparemment des modèles dérivés de MOND y arriverait aussi ?

[Gilgamesh]

Au départ, la théorie MOND pour Modified Newtonian Dynamics (Milgrom, 1983) est un peu bizarre dans son énoncé : au lieu de

F = ma

F la force, m la masse,
a l'accélération

tu aurais :

F = µ(a/a₀)ma

avec

a₀ une accélération seuil, nouvelle constante de la physique fixée par l'observation à a₀=1,2.10^-10 m.s^-2.

µ(x) une fonction telle que :
Si a/a₀>>1
alors
µ(a/a₀) = 1, et tu as Newton classique

Si a/a₀<<1, donc pour des valeur très petite de l'accélération (a₀ étant elle même très faible)
alors
µ(a/a₀) = a/a₀.

Autrement dit, pour des accélération très petite, tu aurais :

F = ma²/a₀.

Ce formalisme purement phénoménologique fait assez "cheap" en l'état. Ce n'est pas une théorie, techniquement parlant, en ce sens qu'elle ne découle pas d'un principe fondamental que l'on pose par terre et sur lequel on puisse construitre (elle ne découle pas d'un formalisme lagrangien, elle n'est pas relativiste, pas quantique...).

La théorie a été un peu requinquée par son extension "relativiste", c'est à dire exprimée à l'aide du formalisme des tenseurs, MOND/TeVeS pour Tensor-Vector-Scalar theory (Bekenstein, 2004) mais pour l'instant elle fait clairement figure d'outsider.

[A voir en vidéo sur Futura]

[wacounda]

N'y a-t-il que MOND qui présente une alternative à la matière noire ?

[wacounda]

MOND c'est donc du bricolage ?

[Gilgamesh]

Oui, dans l'idée on accole une remorque en ferraille (MOND) à une Ferrari (Relativité Générale).

C'est pas hyper sexy

Et sinon au plan observationnel, on est de plus en plus au delà de rechercher un "alternative" à la matière noire. C'est bon, maintenant. Elle est intégrée à des pans entiers des théories tant au plan cosmologique qu'astrophysique et ça fonctionne à tous les niveaux avec la même valeur de densité (Omega ~ 0,25). La MN devient vraiment difficile à déloger du paradigme scientifique.

[wacounda]

OK Merci de tes réponses
Par contre en regardant sur le net, j'ai pas très bien compris comment TeVes expliquait l'effet de lentille gravitationnelle sans recourir à la matière noire
Faudrait quand même la détecter un jour cette maudite MN non ?

[Gilgamesh]

Y'a moyen apparemment

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0507332

mais bon, je ne suis pas allé plonger plus avant. Tant que y'aura pas un truc fumant dans ce coin théorique, j'aurais l'impression de perdre mon temps.

Autrement, on la détecte la MN. Sinon on n'en parlerait pas. On la détecte par ses effets gravitationnels.
Ce n'est pas rien : 1/4 de la densité de l'Univers, quand même.

Ce serait bien de la détecter par l'interaction faible aussi, bien sûr. Mais ça dépend de sa section efficace, et rien ne nous promet que la Nature nous fera de cadeau là dessus, c'est un peu comme les ondes gravitationnelles, sauf que pour ces dernières, on peut calculer leur intensité théoriques (et observer les premiers effets pratiques par le ralentissement d'un système binaire de pulsar). On explore expérimentalement les milliardièmes de pico barn, mais si c'est trois ordres de grandeur en dessous, ben voilà quoi... La Nature, c'est pas le Père Noël.

[wacounda]

Oui je voulais dire: autrement que par les effets gravitationnels qu'elle provoque.
Merci des tes réponses en tt cas

[gammler]

C'est sûr que si la MN est constituée de particules type quarks sans charge de couleur, sans spin, sans charge EM, elle échappe aux 3 types d'interactions fondamentales et on n'est pas près de la détecter autrement que par ses effets gravitationnels.

[eudea-panjclinne]

Différentes hypothèses d'une matière noire non baryonique

Le neutrino
Cette particule — insensible aux forces électromagnétiques et à la force nucléaire forte — est émise lors d'une désintégration bêta, accompagnée d'un anti-électron, également appelé positron. Le neutrino interagit donc très peu avec les autres particules, ce qui en fait un bon candidat pour la matière noire.
La masse du neutrino était estimée très faible, voire nulle, jusqu'à la fin des années 1990. Avec le problème de la masse manquante de l'Univers, les physiciens se sont demandés si le neutrino n'avait peut-être pas une masse, faible, mais non nulle qui pourrait expliquer cette masse manquante. D'autant plus que le neutrino est la particule la plus abondante dans l'univers, après le photon. Cependant, les expériences Super-Kamiokande et SNO (Sudbury Neutrino Observatory) ont révélé une masse beaucoup trop faible pour que cette particule puisse constituer l'essentiel de la matière noire. Les neutrinos peuvent représenter, au mieux, 18 % de la masse totale de l'Univers.
Une nouvelle hypothèse ressurgit, suite à l'observation d'une anomalie sur les flux de neutrinos de réacteurs, sous la forme de nouvelles saveurs de neutrinos, s'ajoutant aux trois saveurs connues. Ces nouveaux neutrinos, des neutrinos stériles, auraient une masse beaucoup plus importante que les neutrinos classiques, et aucune interaction physique (hormis la gravitation) avec la matière ordinaire.

Les WIMP
Les WIMP (Weakly interactive massive particles) forment une classe de particules lourdes, interagissant faiblement avec la matière, et constituent d'excellents candidats à la matière sombre non-baryonique. Parmi celles-ci on trouve, le neutralino postulé par les extensions supersymétriques du modèle standard de la physique des particules. Les supersymétries postulent de nombreuses particules en plus de celles que le modèle standard a imaginé et validé. Pour l'instant aucune de ces superparticules n'a été observé. L'une de ces superparticules appelée LSP (Lightest Supersymmetric Particle) est la plus légère de toutes. Dans la plupart des théories supersymétriques, dites sans violation de la R-parité, la LSP est une particule stable car elle ne peut se désintégrer en un élément plus léger. Elle est de plus neutre de couleur et de charge électrique et donc uniquement sensible à l'interaction faible ; elle constitue à ce titre un excellent Candidat à la matière sombre non-baryonique.
Cette particule supersymétrique la plus légère est en général (en fonction des modèles), le neutralino, une combinaison de ces superparticules : le photino (partenaire du photon), du zino (partenaire du boson Z0) ou des higgsinos (partenaires des bosons de Higgs). Les mesures récentes au CERN indiquent que sa masse est supérieure à 46 GeV/c2 12. La LSP peut également être un sneutrino ou un gravitino (dans le cadre de certaines théories pour lesquelles la brisure de supersymétrie se fait par médiation de jauge). La LSP est stable (sans violation de la R-parité) donc très abondante au point de représenter l'essentiel de la matière de l'Univers. Elle fait à ce titre l'objet de nombreuses recherches. La détection de matière noire peut être directe, par interaction dans le détecteur, ou indirecte, via la recherche des produits d'annihilation.

La détection de matière sombre supersymétrique est un domaine de la physique extrêmement dynamique, en particulier du point de vue des techniques. La localisation des détecteurs est à l'image de cette diversité : en orbite terrestre (AMS, PAMELA), sous la glace du pôle Sud (AMANDA, IceCube), en milieu marin
(ANTARES), ou encore dans les laboratoires souterrains (EDELWEISS, MIMAC, PICASSO (en)).

Source : Matière Noire - Wiki

Une dernière hypothèse en date : http:Indices-indirects-de-matiere-noire-dans les Bulles de Fermi.html

[daniel100]

Une dernière hypothèse en date : http:Indices-indirects-de-matiere-noire-dans les Bulles de Fermi.html

C'est sérieux ça ?

[drericsimon]

Je vous recommande aussi cette série de posts consacrés à la matière noire en général, avec une focalisation sur les WIMPs, que leur détection soit directe ou indirecte :
http://drericsimon.blogspot.fr/searc...3%A8re%20noire

Vous verrez qu'il y a de plus en plus d'indices d'interactions de WIMPs, à la fois dans les labos souterrains que par les gamma d'annihilation.

Eric