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Le Monde selon la Physique ( PHYSICS WORLD W44 / La matière noire de l espace ....

Publié le 04 novembre 2013 par 000111aaa

Cette semaine je traduis pour mes lecteurs l’article entier sur la Matière noire  et espère faire le point dans mes commentaires   mais ce sera très pénible :je vous préviens d’avance ;c’est une des énigmes de la physique actuelle  !

 

LUX dark-matter search comes up empty
31 Oct, 2013
Low-mass WIMPs look less likely

Le LARGE UNDERGROUND XENON (LUX )   ( le  Grand détecteur de la matière sombre à  Xenon ) en fonctionnement à l'installation de recherche souterraine de  Sanford aux Etats-Unis n'a pas réussi à trouver la moindre preuve de l’existence  de  la matière noire durant  les trois premiers mois de son usage . L'un des plus sensibles détecteurs sombre de la matière du monde, ce  LUX a réussi à poser  des limites plus strictes sur ce que la matière noire pourrait être. En particulier, les résultats préliminaires indiquent que des notes précédentes sur  des particules de matière noire de faible masse rapportées par d'autres expériences pourraient ne pas être crédibles.

La matière noire est le nom donné à la substance supposée représenter environ 80% de la matière dans l'univers. Son existence est déduite d'un éventail de mesures astrophysiques , lesquelles suggèrent que des processus tels que la formation et la dynamique des galaxies sont influencés par les forces gravitationnelles exercées par cette matière noire. Cependant, puisque la matière noire ne semble ne pas interagir fortement avec un rayonnement électromagnétique tel que la lumière et d'autres , les astronomes  eux n’ ont pu l’ observer directement .

Cette matière noire doit imprégner notre galaxie et elle pourrait donc être constamment en flux continu à travers la Terre. En conséquence ,jusqu’à présent , les physiciens ont construit un certain nombre de détecteurs qui cherchent les petites interactions qui pourraient survenir entre matière noire et la matière normale . Alors que la plupart des détecteurs n'ont pas encore observé   de telles interactions ,  certains  présentent  des soupçons séduisants de signaux de particules de matière noire .

AH !Vous cherchez des WIMP ?!

Situé à 1500 m à l intérieur des Black Hills du Dakota du Sud pour protéger ses détecteurs sensibles aux rayons cosmiques et autres rayonnements de fond, le LUX est la dernière expérience de ce type à annoncer des résultats . Le détecteur comprend un réservoir de titane de 2 m de haut, rempli avec 350 kg de xénon liquide que l'on refroidit à -108 ° C.

LUX est conçu pour détecter d’hypothétiques particules de matière noire appelée WIMP - interagissant faiblement avec  toutes particules massives – et qui devraient entrer donc en collision avec parfois des atomes de xénon dans le réservoir. Dans ce cas, l'atome reculant va créer de la lumière et lâcher des électrons libres . Les électrons sont accélérés vers le haut par un champ électrique , ce qui crée plus de lumière quand ils atteignent la couche fine de gaz xénon dans la partie supérieure de la cuve. Des détecteurs de lumière extrêmement sensibles recueillent les signaux de lumière au niveau du point de collision et la partie supérieure du réservoir et les énergie s de l'interaction peuvent être calculées à partir de l'intensité des signaux lumineux . Par la détection de deux signaux à chaque événement , il est plus facile ensuite de discriminer la lumière créée  de celle crée par le rayonnement de fond.

Ce que la matière noire n'est pas !

Il s’avère qu’après l'analyse de trois mois de données prises par LUX , les physiciens n'ont trouvé aucune preuve de collisions de matière sombre . Cependant, parce que l'expérience est la plus sensible encore jamais  proposée pour une gamme de masses WIMP, LUX a fourni de nouvelles informations importantes sur ce que la matière noire n’est pas . En particulier , le Lux est plus de 20 fois plus sensible que toutes les expériences précédentes quand il s'agit de détecter les WIMPà faible masse – telles celles avec des masses de l'ordre de 5-10 GeV/c2 .

Plus tôt dans cette année , les expérimentations CDMS américaines sur la matière noire - situées profondément sous terre dans la mine Soudan dans le nord du Minnesota – a pourtant rapporté la détection de trois WIMP avec des masses de l'ordre de 8,6 GeV/c2 . Bien que cette masse soit beaucoup plus faible que ce que la plupart des théories classiques prédisent , elle semblait être d'accord avec les observations un peu plus faibles encore  rapportées dans plusieurs autres expériences. La détection CDMS avait une signification statistique d'environ 3σ : c est bien en dessous de l'étalon-or de 5σ , qui est considéré comme nécessaire pour une découverte en physique des particules . En conséquence, certains physiciens doutent de la suite des CDMS , tandis que d'autres ont essayé de l'expliquer par le développement de nouvelles théories de wimps.

1600 événements étaient attendus

Cependant, les WIMP de CDMS auraient dû produire plus de 1600 événements sur  LUX . Or aucun de ces signaux n’ont été observés ; ce qui rend beaucoup moins probable qu'il existe des WIMPs de faible masse .

«  Ces« machins  »- étaient , au mieux, controversés - plusieurs théories étaient proposées  pour les expliquer  , ce qui pouvait prêter une foi indue à ces résultats », dit Henrique Araújo qui dirige l'équipe LUX à l'Imperial College de Londres. " Mais LUX est de loin l'instrument le plus sensible à cette chasse , et nos données qui sont très propres contredisent catégoriquement cette interprétation : il peut y avoir d'autres types de  WIMP là-bas ( CDMS) , mais nous tirons un trait nous sur les réclamations existantes. "

LUX est prévu pour une durée de deux ans et le co- porte-parole Dan McKinsey de l'expérience de l'Université de Yale est confiant pour qu'il continue à avoir un impact : «Ce n'est que le début pour LUX », dit -il. " Maintenant que nous comprenons l'instrument et de ses milieux, nous allons continuer à collecter des données sur la recherche de candidats de plus en plus insaisissables de la matière noire. "

Les physiciens travaillant sur ​​LUX planifient déjà leur prochaine expérience à Sanford appelé LUX- Zeplin . Elle impliquera environ 20 fois plus de  xénon liquide qu’ actuellement utilisé par LUX et sera donc environ 100 fois plus sensible.

Une prépublication décrivant les résultats est disponible sur arXiv . l’article comprend une vidéo de la visite de Durrani à ZEPLIN-III dark-matter detector  au Boulby Underground Laboratory (Cleveland on the north-east coast of England.) que vous pouvez consulter en cliquant sur mon  titre bleu

MON COMMENTAIRE /   Comme  j’ ai traduit pour moi les réflexions du forum derrière  , je vous fais part de l’ensemble des intervenants  avec les miens

1 :Asghar   pense qu’ il ne faudra pas compter sur les super particules ( gravitinos etc. )  pour identifier ainsi la matière noire …Et pas sur leurs detections au  LHC   en particulier …Les physiciens de Saclay  ne croient d’ailleurs pas à une supersymétrie  et a toute la nouvelle « ménagerie » qui en jaillirait

2 : Bien sur , il est tentant pour expliquer les anomalies des vitesses péri-galactiques des étoiles  de titiller alors le dénominateur  de  l’équation  de gravité de  NEWTON  pour retomber  soit sur  la théorie  MOND  , soit sur celle de  MOG ETC  ( voir mes archives ou l’article américain très copieux de WIKIPEDIA )…Mais d’autres (  Dileep Sathe)proposent qu’ il s’agisse  d’une sorte de gravité répulsive , voire des conséquences de présence  de  trous noirs possibles ….UN DE MES LECTEURS ICI  a proposé lui aussi que ces halos de matière noire autour des galaxies soient des sortes de «  cimetières de fœtus  d’éléphants (!) »,  c’est à dire d’ étoiles éteintes et mortes ou sans s’être effondrées etc…..  Et dans le cadre de son  modèle d’univers stationnaire   il est pertinent d’imaginer  des « parkings de la casse astrale  » !

3 :  Ce qui me gêne personnellement est la non détection des trois sortes de neutrinos par  LUX  . Peut-être ont-ils choisi de n’ en point parler  ….ou ont-ils ajusté précisément les conditions de la manip pour ne pas les voir ou pour les intégrer au bruit de fond ….. ??

4/ : Je dois rappeler bien sûr  qu’ il existe des propositions de physiciens alternatifs sur ces caractéristiques intrigantes   de la matière noire  qui partent dans d’autres directions…. Quant à la théorie des neutrinos stériles a forte masse j’attends autre chose que des calculs ! Les publications très nombreuses sur galaxies noires , nuages de poussières noires  , étoiles noires ,cartographie noire etc…vont partir   à la fourrière si on ne démasque pas exactement quel est le spectre de masse précis de cette matière noire   ( à moins q u il s’agisse ENCORE d’un composite , d’une sorte de «  dégradé » évolutif entre  ondes ( cordes ) énergétiques et matière …. ?)

Pour le reste cliquez sur votre auteur anglais préféré !

 

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