Faire la lumière sur la matière noire
Bien qu’elle représente près de 80 % de la matière de l’univers, la matière noire(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) reste en grande partie un mystère. «Même s’il existe des preuves irréfutables de l’existence de la matière noire à toutes les échelles cosmologiques, aucune expérience n’a encore été capable d’identifier cette matière insaisissable», déclare Kai Schmidt-Hoberg, physicien au DESY(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). «Par conséquent, quand il s’agit de comprendre en quoi consiste la matière noire et comment elle agit, nous n’y voyons pas très clair.» Kai Schmidt-Hoberg dirige le projet NewAve, financé par l’UE, qui a pour objectif d’élucider l’énigme de la matière noire. Afin d’y parvenir, les chercheurs établissent des modèles théoriques de la matière noire et étudient les nouvelles signatures des collisionneurs(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Ils développent également de nouvelles techniques pour comparer et interpréter les expériences de détection directe et identifier les capteurs astrophysiques qui permettent de contraindre les phénomènes d’auto-interaction de la matière noire ou d’en apporter la preuve.
Élargir le spectre des expériences
Ce projet du Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) a adopté une approche multidisciplinaire, rassemblant des experts de la physique théorique et expérimentale des particules, de l’astrophysique et de la cosmologie. «La portée de ce projet était très vaste et envisageait de nombreuses manifestations possibles de la matière noire dans divers domaines», explique Kai Schmidt-Hoberg. Les chercheurs ont travaillé en relation étroite avec diverses technologies et différents scientifiques expérimentaux. Les chercheurs de NewAve ont par exemple utilisé des machines à haute énergie comme le Grand collisionneur de hadrons(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), des collisionneurs à basse énergie comme Belle II(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et des expériences de décharge de faisceau comme NA62(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). D’après Kai Schmidt-Hoberg, ces collaborations ont débouché sur de nouvelles stratégies de recherche, qui s’avèrent très importantes pour exploiter au mieux ces installations expérimentales et les aider dans leur quête de la matière noire. Les chercheurs ont notamment identifié de nouvelles signatures qui peuvent être observées en utilisant des expériences existantes. Ils ont également étudié les nouvelles conceptions qui permettraient aux expériences de couvrir les scénarios les plus intéressants concernant la matière noire. «Bien qu’il n’y ait toujours pas de signal expérimental clair provenant de la moindre particule de cette insaisissable matière noire, le projet NewAve a ajouté davantage de cordes à notre arc expérimental», fait remarquer Kai Schmidt-Hoberg. «Désormais, nous avons donc de meilleures chances de faire des découvertes lors de nos futures recherches.»
La quête continue
Le projet a donné lieu à un nombre important de publications scientifiques. «Je m’attends à ce qu’un certain nombre d’entre elles aient un impact durable sur l’ensemble de la communauté de la matière noire», conclut Kai Schmidt-Hoberg. «Les améliorations que ce projet a contribué à apporter à notre compréhension théorique de la matière noire ouvrent de nouvelles voies dans notre quête permanente visant à la débusquer.» Kai Schmidt-Hoberg a également bénéficié personnellement du projet. Fort de son succès, il a obtenu un poste permanent au sein du groupe théorique DESY, un rôle qui lui permettra de poursuivre ses travaux sur la matière noire.
