La matière noire : La question que nous ne pouvons pas voir - James Gillies

Les Grecs de l'antiquité ont eu une idée géniale : L'univers est simple. Dans leur esprit, tout ce qu'il faut pour le créer, ce sont 4 éléments : la terre, l'air, le feu, et l'eau. C'est une belle théorie. Elle est simple et élégante. Elle dit qu'en combinant les 4 éléments de base de différentes manières, on pourrait produire toute la merveilleuse diversité de l'univers. La terre et le feu, par exemple, donnent des choses sèches. L'air et l'eau, des choses humides. Mais cette théorie posait un problème. Elle ne prédisait rien qui puisse être mesuré, et la mesure est à la base de la science expérimentale. Pire encore, la théorie était fausse. Mais les Grecs étaient de grands scientifiques de l'esprit et au 5e siècle av. J.-C., Leucippe de Milet a émis l'une des idées scientifiques les plus durables. Tout ce que nous voyons se compose de morceaux minuscules et indissociables de choses appelées atomes. Cette théorie est simple et élégante, et elle a l'avantage sur la théorie de la terre, l'air, le feu et l'eau d'être juste. Des siècles de pensée scientifique et d'expérimentation ont établi que les éléments réels, des choses comme l'hydrogène, le carbone, et le fer, peut être décomposé en atomes. Dans la théorie de Leucippe, l'atome est la plus petite chose indivisible encore reconnaissable comme de l'hydrogène, du carbone, ou du fer. La seule chose fausse dans l'idée de Leucippe est que les atomes sont, en fait, divisibles. En outre, son idée d'atomes s'avère n'expliquer qu'une petite partie de ce dont l'univers est fait. Ce qui semble être la matière ordinaire de l'univers est, en fait, assez rare. Les atomes de Leucippe et les choses dont ils sont faits, ne représentent en fait qu'environ 5 % de ce que nous savons être là. Les physiciens connaissent le reste de l'univers, 95 %, comme l'univers noir, fait de matière noire et d'énergie noire. Comment le savons-nous ? Nous le savons parce que nous regardons les choses et nous les voyons. Ça peut sembler plutôt simpliste, mais c'est en fait assez profond. Toute la matière qui est faite d'atomes est visible. La lumière rebondit dessus, et nous pouvons la voir. Quand on regarde dans l'espace on voit des étoiles et des galaxies. Certaines d'entre elles, comme celle dans laquelle nous vivons, sont de belles formes en spirale, qui tourbillonnent gracieusement à travers l'espace. Quand les scientifiques ont mesuré pour la première fois le mouvement des groupes de galaxies dans les années 1930 et pesé la quantité de matière qu'ils contenaient, ils ont eu une surprise. Ils ont constaté qu'il n'y a pas assez de matière visible dans ces groupes pour les maintenir ensemble. Des mesures ultérieures de galaxies individuelles ont confirmé ce résultat étonnant. Il n'y a tout simplement pas assez de matière visible dans les galaxies pour fournir une gravité suffisante pour les maintenir ensemble. De ce que nous voyons, elles devaient voler en éclats, mais ce n'est pas le cas. Donc, il doit y avoir de la matière là-bas que nous ne pouvons pas voir. Nous appelons cette matière la matière noire. La meilleure preuve de l'existence de la matière noire aujourd'hui vient des mesures de quelque chose appelé le fond diffus cosmologique, la rémanence du Big ***, mais c'est une autre histoire. Toutes les preuves que nous avons disent que la matière noire est là et qu'elle représente une grande partie de la matière dans ces belles galaxies en spirales qui remplissent les cieux. Alors où en sommes-nous ? Nous savons depuis longtemps que les cieux ne tournent pas autour de nous et que nous sommes des habitants d'une planète assez ordinaire, en orbite autour d'une étoile assez ordinaire, dans le bras d'une galaxie assez ordinaire. La découverte de la matière noire nous a éloigné un peu du centre des choses. Ça nous a dit que la matière dont nous sommes faits n'est qu'une petite fraction de ce qui compose l'univers. Mais il y a plus à venir. Au début du siècle, des scientifiques qui étudiaient les confins de l'univers ont confirmé que non seulement tout s'éloigne de tout le reste, comme vous vous en doutez dans un univers qui a commencé par un Big *** chaud et dense, mais cette expansion de l'univers semble aussi s'accélérer. De quoi s'agit-il ? Soit il y a une sorte d'énergie qui pousse cette accélération, tout comme vous fournissez l'énergie pour accélérer une voiture, ou la gravité ne se comporte pas exactement comme nous le pensons. La plupart des scientifiques pensent que c'est la première solution, qu'il y a une sorte d'énergie qui pousse à l'accélération, et ils l'appelèrent l'énergie noire. Les meilleures mesures d'aujourd'hui nous permettent de calculer à quel point de l'univers est noir. Il semble que l'énergie noire compose environ 68 % de l'univers et la matière noire, environ 27 %, ne laissant que 5 % pour nous et tout ce que nous voyons d'autre. Alors de quoi est faite la matière noire ? Nous ne savons pas, mais il y a une théorie, appelée la supersymétrie, qui pourrait l'expliquer en partie. La supersymétrie ou SUSY, prévoit toute une série de nouvelles particules, dont certaines pourraient constituer la matière noire. Si on trouvait des preuves de SUSY, on pourrait comprendre un tiers de notre univers, de ce que nous pouvons voir, au lieu de 5 % aujourd'hui. Pas mal pour une journée de travail. L'énergie noire serait probablement plus difficile à comprendre, mais il existe certaines théories spéculatives qui pourraient montrer la voie. Parmi ces théories se trouvent celles qui remontent à cette première grande idée de la Grèce antique, l'idée par laquelle nous avons commencé il y a quelques minutes, l'idée que l'univers doit être simple. Ces théories prédisent qu'il n'y a qu'un seul élément d'où a émergé la merveilleuse diversité de l'univers, une corde vibrante. L'idée est que toutes les particules que nous connaissons aujourd'hui ne sont que les différentes harmoniques de cette corde. Malheureusement, les théories des cordes aujourd'hui sont, pour l'instant, invérifiables. Mais, avec une si grande partie de l'univers à explorer, les enjeux sont élevés. Tout ça vous fait-il sentir petit ? Ça ne le devrait pas. Vous devriez plutôt admirer le fait que, pour autant qu'on sache, vous appartenez à la seule espèce de l'univers capable même de commencer à saisir ses merveilles, et vous vivez au bon moment pour voir notre compréhension exploser.