Les dernières semaines ont été riches en résultats scientifiques, en particulier en résultats d'observations qui semblent mettre à mal ( définitivement?) le modèle paradigmatique de lambda CDM, combinant une constante cosmologique à l'hypothèse de matière noire froide ( à priori non-baryonique). Faisons un bilan du statut de la physique et de son secteur sombre:
- Les dynamiques des étoiles au sein des galaxies ainsi que celle des galaxies au sein d'amas ne sont pas bien décrites par les lois de la gravitation, ce qui conduit les théoriciens à postuler l'existence d'une forme de matière exotique à priori très différente de la matière ordinaire. On appelle cette matière hypothétique matière noire froide non baryonique, ou Cold Dark Matter ( CDM) dans la langue de Shakespeare.
- Cette théorie est concurrencée par une autre approche qui se propose de modifier de façon pertinente les équations de la gravité pour rendre compte des observations: La première et la plus célèbre d'entre elle est MOND.
Jusqu'à présent, chacune des théories présentaient des avantages et des inconvénients, de sorte qu'il était difficile de trancher entre l'une ou l'autre de façon définitive. Mais il semblerait qu'il soit de plus en plus difficile de pencher en faveur d'un scénario où seule l'hypothèse de matière noire froide non-baryonique puisse survivre comme théorie viable à l'explication des lois de notre univers. Le LHC a en parti été construit pour produire cette forme de matière exotique inconnue et qui semblait pouvoir découler de la théorie de supersymétrie, conséquence de la théorie des cordes. Or, il n'y a toujours pas la moindre trace de superparticules au LHC alors que l'énergie de collision atteint les 14 TeV...Pire, il n'y a pas la moindre trace de physique au delà du modèle standard des particules et interactions aux niveaux du collisionneur...De plus, aucune particule de matière noire n'a jamais été directement détectée alors que de nombreuses expériences ont déjà eu lieu sur Terre et dans l'espace. On n'a su jusqu'à présent ni produire (a des énergies qui devraient à priori le faire) ni détecter ces hypothétiques particules de matière noire malgré tous les efforts déployés.
2 articles parus cette semaine pourraient venir falsifier définitivement l'hypothèse de matière noire froide non baryonique. L'un étudie l'absorption du rayonnement émis par les premières étoiles par les gaz cosmique via son empreinte sur le rayonnement de fond cosmologique. Le signal d'absorption est 2 fois plus intense que prévu ce qui serait du d'après les travaux à un refroidissement du gaz avec quelque chose de plus froid qui ne peut être que la matière noire. Or, les données d'observation place la masse des particules de matière noire à la borne supérieure de 4-4 GeV, soit 4 à 5 fois la masse du proton….Ceci n'est pas compatible avec l'hypothèse de matière noire froide non baryonique, car autrement on l'aurait produite en copieuse quantité au sein des accélérateurs depuis un bon bout de temps…
Un autre article étudie la dynamique des galaxies satellites de Centaure A (http://science.sciencemag.org/content/359/6375/534) : leurs mouvement cohérents est incompatible avec les simulations d'amas de galaxie faisant appel au modèle CDM, qui prédisent une répartition isotropique et des orbites aléatoires pour les galaxies satellites. 2 études similaires de ce type avait été réalisées pour la voie lactée et andromède, des résultats similaires avait été observés*: dynamique orbitale cohérente et anisotropique des galaxies satellites. Les défenseurs du modèle CDM avaient postulé la coïncidence pour expliquer ces résultats ( biais statistiques), ce qui donnait déjà tout de même une chance de 0,5%. Elle est désormais portée à 1 sur 1 million…
Tout tend à indiquer que la fin vient de sonner pour le modèle CDM qui rentre en contradiction de plus en plus flagrante avec les observations. Combien de temps faudra t-il avant d'enterrer définitivement le modèle CDM? Quelle type de matière noire sera compatible avec les observations*? Et cela rend -t-il enfin les modèles de gravité modifiée incontournables pour la compréhension de notre univers*? Je dirai qu'il est a mon avis déjà trop tard pour continuer à soutenir le modèle CDM, qu'une quantité raisonnable de matière noire sous une forme non exotique sera très probablement nécessaire pour expliquer l'univers ( matière noire non baryonique chaude de type neutrinos plus de la matière noire baryonique chaude et/ou froide du type gaz, astres ou baryons sombres) et enfin oui, les théories de gravité modifiées ont un très bel avenir devant elles! Qu'en pensez vous?
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Envoyé par Olorin 