Détecter l'invisible pour
voir le visible
(ASP) - Les astrophysiciens ne connaissent
qu’une infime partie de l’univers : la
matière visible n'en constitue en effet que 4%!
Détecter l’invisible est donc la lourde
tâche de ces inspecteurs de l’univers.
Et il ne s’agit pas du simple plaisir
d'une chasse aux fantômes : la course à
la matière non-visible —aussi appelée
matière sombre ou noire- est indispensable à
la compréhension du cosmos et de son avenir. Par
exemple, du fait qu'on ne sait pas grand-chose des particules
et des objets composant cette matière sombre, les
calculs sur le mouvement des galaxies sont considérablement
faussés: quelle force exerce cette matière?
Quelles sont les interactions avec la matière visible
environnante?
Différents candidats sont en lice
pour figurer dans la composition de la matière
noire : la matière baryonique d’une part
(des petites étoiles appelées naines brunes
et des planètes massives), les neutrinos d’autre
part, et enfin les particules dites exotiques, comme les
neutralinos. La présence des naines brunes et des
planètes massives est négligeable dans l’univers.
Les neutrinos occupent quant à eux une bonne place,
mais " la petitesse de leur masse ne peut expliquer
l’énorme part du gâteau que représente
la matière sombre ", explique Claude
Leroy, directeur du laboratoire de physique des particules
de l’Université de Montréal. En revanche,
" le neutralino avec sa masse considérable,
le peut ".
Du moins, sur papier. Car cette particule
n’a pour l’instant qu’une existence théorique :
" la théorie de la supersymétrie
fixe les caractéristiques physiques du neutralino,
dont cette énorme masse qui fait de lui un excellent
candidat à la matière sombre ",
explique M Leroy.
Comment les capturer?
Comment faire sortir les neutralinos des
manuels de physiques et officialiser leur existence ?
En les détectant une bonne fois pour toutes! Voilà
plus de huit ans que Claude Leroy, Louis Lessard et Viktor
Zacek travaillent sur un piège à neutralinos,
dans le cadre du Projet d’identification des candidats
super symétriques de la matière sombre (PICASSO).
Le piège est constitué d’un gel dans
lequel des gouttelettes de fréon surchauffées
sont maintenues en suspension (le fréon est un
fluide contenant du fluor). On dit qu’un liquide
est surchauffé lorsqu’il est porté
à une température supérieure à
son point d’ébullition, mais qu’il ne
bout pas. Dans cet état dit " métastable ",
la moindre perturbation suffit à le faire devenir
gazeux –un peu comme l'eau qui s'évapore.
En rencontrant le noyau de fluor, le neutralino provoque
ainsi la transformation de la gouttelette de fréon
en bulle de gaz. C'est cette transformation qui est détectée
par des micros ultrasensibles. Et voilà que la
présence des particules fantômes est révélée
sur les ordinateurs !
L’invention des trois chercheurs n’en
est encore qu’au stade du prototype : " le
volume des détecteurs actuels permet seulement
de donner des indices sur les probabilités d’interaction
des neutralinos avec les noyaux ou les protons ",
précise le Pr Leroy. " Pour découvrir
le neutralino, il nous faudra construire un détecteur
ayant un plus grand volume ". Le projet Picasso
prévoit donc la fabrication de tels détecteurs
de grand volume, qui seraient installés d’ici
trois ans, à deux km sous terre, dans la mine de
l’Observatoire des neutrinos de Sudbury. " Les
responsables de l’observatoire ont accepté
notre requête relativement facilement "
souligne le Pr Leroy. " En plus, notre projet
a permis l’obtention d’une subvention pour l’agrandissement
de leurs locaux, ce qui permettra de procéder à
une nouvelle génération d’expériences
dont Picasso fera partie ".
Les résultats de ce vaste projet
devraient donc lever un voile sur la connaissance de l’univers…
Un voile seulement, car la matière noire ne constitue
que 24% de l’univers, le reste étant formé
d’énergie sombre dont les experts ne connaissent
encore rien. Les inspecteurs de l’univers n’en
ont donc pas fini avec leur chasse aux fantômes
!
Mélina Darcam
