par Corinne Augier, professeure à l’université Claude Bernard Lyon 1, chercheure à l’IPNL, Lyon
Résumé :
Dès les années 30, l’étude par Fritz Zwicky de la dispersion des vitesses des galaxies présentes dans l’amas de Galaxies du Coma, montre des propriétés inattendues. En comparant la masse des objets lumineux de l’amas à la masse déduite des vitesses observées, Zwicky constate que la première est beaucoup plus faible et il conclut qu’il existe, au sein de l’amas du Coma, une masse non visible qu’il va attribuer à de la matière sombre froide (kalte Dunkle Materie). L’énigme de la masse manquante est née, et avec elle va débuter la recherche de cette matière noire de l’Univers, qui deviendra très active à partir des années 90.
Près de 80 ans après les premières observations, astrophysiciens et cosmologistes ont confirmé par de nombreuses études sur les galaxies, les amas de galaxies, ou encore sur celle du fond diffus cosmologique, que notre Univers contient plus de 80% de matière noire.
La nature de cette matière noire est inconnue, et les physiciens des particules ont proposé l’existence de nouvelles particules inconnues pour expliquer sa présence. Avec les astrophysiciens, ils forment la communauté des physiciens des astroparticules qui, entre autres sujets, recherchent activement la matière noire sous différentes formes, avec des détecteurs placés sous la Terre, dans la mer, dans la glace, voire même dans l’espace.
Après avoir présenté les observations qui ont convaincu la communauté de l’existence de la matière noire, et les propriétés qui en découlent pour toute particule candidate, je montrerai pourquoi aucune des particules connues à ce jour ne peut former cette matière noire. Au travers de quelques exemples, je décrirai ensuite les différentes méthodes de détection employées pour cette quête difficile, en me concentrant sur une des nouvelles familles de particules postulées, appelée WIMP (Weakly Interacting Massive Particle).
