De la radioactivité dans l’espace, et d’une matière invisible

DES RAYONS COSMIQUES

C’était il y a plus de cent ans, au début du 20ème siècle. On venait de découvrir que certains éléments se désintègrent spontanément en émettant un rayonnement invisible: la radioactivité. Ces matériaux se trouvant naturellement dans la croûte terrestre, le sol sur lequel nous marchons est lui-même radioactif. On peut alors penser que si on s’en éloigne, par exemple en prenant l’avion, alors le rayonnement serait plus faible. C’est ce qu’imagina le physicien Victor Hess: dans les années 1910, il embarqua des détecteurs à bord de mongolfières et remarqua qu’en effet la radioactivité diminuait avec l’altitude. Jusqu’à un certain point où elle augmentait brusquement, pour devenir encore plus intense qu’au sol. Sa conclusion, qui lui valut le prix Nobel, était qu’un autre rayonnement venait d’en haut, de l’espace. On l’appela les rayons cosmiques.

Les questions vinrent rapidement: d’où viennent les rayons cosmiques, quelle est leur composition, pourquoi voyagent-ils presque aussi vite que la lumière? Cependant, leurs possibles applications furent aussi questionnées: peuvent-ils être utilisés comme messagers pour sonder la formation même de l’univers, ou peut-être pour résoudre un mystère bien plus grand?

LE MYSTÈRE DES GALAXIES

Ce mystère trouve ses origines dans les années 30. L’astronome suisse Fritz Zwicky étudiait le mouvement de galaxies dans un amas, et remarqua que leurs orbites étaient trop rapides par rapport à leur masse totale. Il spécula que le gros de l’amas n’était pas constitué d’étoiles et galaxies, mais d’une matière invisible: la matière noire.

Il fallut plusieurs dizaines d’années avant que de nouvelles mesures ne viennent alimenter cet hypothèse. De l’orbite des étoiles à la rotation des galaxies et aux études de l’univers à grande échelle, tout semble indiquer qu’environ 80% de la masse est une forme inconnue de matière. Les éléments qui nous sont familiers, les atomes constitués de protons, neutrons et électrons, ne seraient qu’un maigre 20% de l’univers. Et sans cette mystérieuse matière noire, les forces gravitationnelles seraient trop faibles pour former des galaxies, sans lesquelles nous n’existerions pas.

Une des méthodes envisagées pour détecter cette mystérieuse matière noire se base sur les rayons cosmiques mentionnés plus haut. Sous certaines conditions, cette matière inconnue pourrait produire de ces rayons. Comme notre atmosphère les bloque, ce qui protège la vie sur Terre, nous avons besoin d’aller dans l’espace pour les détecter.

LE VOYAGE DE DAMPE

Une collaboration internationale s’est alors formée entre la Chine, l’Italie et la Suisse autour d’une expérience: DAMPE. Le DArk Matter Particle Explorer est un système de quatre détecteurs montés à bord d’un satellite. Lancé en décembre 2015 depuis le désert de Gobi, il est en activité en orbite basse autour de la Terre, opéré par l’académie chinoise des sciences.

Après une année de mesures, DAMPE a livré ses premiers résultats en confirmant qu’à partir d’une certaine énergie, le nombre d’électrons cosmiques baisse brusquement. Cette détection a donné suite à une cinquantaine d’articles d’interprétation invoquant une foule d’hypothèses possibles, dont la matière noire, mais rien n’est confirmé pour l’heure. Entre temps, DAMPE continue ses mesures. Le satellite devrait opérer pendant encore quelques années, accumulant des données qui contiennent peut-être de précieuses réponses sur la nature de notre univers.

By | 2018-11-01T16:37:59+00:00 16 octobre 2018|Non classifié(e)|0 Comments

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