2018 a été une grande année pour la matière noire.
Comme d'habitude, les astronomes n'ont trouvé aucune des choses, qui est invisible pour tous nos télescopes mais semble constituer au moins 80% de l'univers en masse.
Il y a eu des rapports d'un ouragan de matière noire, mais nous ne pouvons pas vraiment le voir. Une galaxie a été découverte qui semblait ne pas avoir de matière noire, ce qui aurait étrangement prouvé l'existence de la matière noire. Mais il s'est avéré que la galaxie peut avoir de la matière noire après tout - laissant l'existence de la matière noire dans le doute pour certains physiciens. De multiples expériences qui étaient censées détecter directement la matière noire ici sur Terre n'ont rien révélé.
Alors, où cela laisse-t-il les scientifiques à la recherche de matière noire à l'approche de 2019? Assez optimiste, tout bien considéré. La chasse à la matière noire avance sur tous les fronts.
Des détecteurs souterrains massifs aux énormes levés du ciel, voici les quatre étapes principales de la chasse à la matière noire à espérer en 2019.
LIGO revient en ligne
L'Observatoire des ondes gravitationnelles des interféromètres laser (LIGO), le détecteur américain qui a directement observé les premières ondes gravitationnelles en 2015, entamera sa troisième campagne d'observation au début de 2019, recueillant plus de données que jamais après une série de mises à niveau de son équipement.
Alors, que fait un détecteur d'ondes gravitationnelles dans un article sur la matière noire? Il s'avère qu'il existe de nombreuses possibilités alléchantes pour découvrir des indices de matière noire en utilisant des données d'ondes gravitationnelles - bien qu'aucune d'entre elles n'ait encore été réalisée.
Les chercheurs en 2018 ont proposé que si un "photon sombre" avec une très légère masse se cache quelque part dans l'univers, son signal pourrait apparaître dans les données LIGO, provoquant des irrégularités très spécifiques dans les signatures des ondes gravitationnelles.
«Nous montrons que les détecteurs d'ondes gravitationnelles au sol et futurs basés dans l'espace ont la capacité de faire une découverte», ont écrit les chercheurs.
Avec la mise en ligne de LIGO, la recherche de preuves de la matière noire dans les données des ondes gravitationnelles est une possibilité réelle.
Les physiciens vont essayer de savoir si MiniBooNE a abandonné le fantôme d'un neutrino
Tout au long de 2018, les scientifiques ont discuté avec enthousiasme des résultats intrigants d'une expérience au Laboratoire national des accélérateurs du Fermilab, appelée MiniBooNE, suggérant la présence de particules qui ne devraient pas exister. La meilleure explication jusqu'à présent est qu'il existe un quatrième neutrino, encore inconnu, appelé neutrino stérile, qui interagit avec le reste de l'univers encore moins que ses autres cousins neutrinos.
Certains chercheurs pensent que le neutrino stérile pourrait être une particule candidate pour la matière noire, et à la fin de 2018, les physiciens affirment leurs perspectives sur cette anomalie. Recherchez des scientifiques qui envisagent de nouvelles façons ces données et les neutrinos stériles en général en 2019.
Première lumière au grand télescope synoptique (LSST)
Il y a un télescope en construction au Chili qui fera des images détaillées de vastes régions du ciel toutes les 15 secondes, effectuant un balayage complet du ciel tous les trois jours. Au cours des 10 dernières années, il comparera ces images les unes aux autres encore et encore pour suivre la façon dont le ciel se déplace et change, fournissant la ressource la plus approfondie pour comprendre comment la matière noire pousse et tire sur le cosmos.
Les scientifiques savent, en gros, que la matière noire façonne la façon dont les galaxies et leurs étoiles se déplacent et interagissent les unes avec les autres. L'objectif du LSST est de compléter cette image, offrant un niveau de détail sans précédent sur le fonctionnement du cosmos. Cela devrait offrir aux astrophysiciens une mine de données sur la nature de la matière noire et le rôle qu'elle joue dans l'univers.
Et en 2019, pour la première fois, les chercheurs ouvriront l'œil de 6 200 livres (2 800 kilogrammes) de ce télescope et profiteront de la lumière. Les opérations scientifiques commencent en 2022.
La course à la construction d'un détecteur de nouvelle génération va se réchauffer
Les physiciens des particules spéculent depuis longtemps que le premier signe direct de la matière noire pourrait être un éclat. Voici comment cela pourrait fonctionner: lorsque la matière noire entre en collision avec des substances inertes dans des pièces très sombres, ces substances émettent de faibles taches de lumière. Pendant des décennies, les scientifiques ont construit des détecteurs selon ce principe, mais jusqu'à présent, aucun n'a produit de résultat concluant.
En 2019, les scientifiques chinois travailleront dur sur la plate-forme PandaX, qui regarde le xénon jour et nuit à la recherche d'un scintillement. Ces scientifiques améliorent rapidement le détecteur pour accueillir une cible au xénon de 4 tonnes (3,6 tonnes), déclarant qu'ils s'attendent à achever la plupart de ces travaux au cours de 2019 et 2020. Le nouveau détecteur s'appellera PandaX-xt.
Pour ne pas être en reste, les chercheurs du Dakota du Sud achèveront les phases les plus importantes de la construction sur LUX-ZEPLIN, qui observera 10 tonnes (9 tonnes) de xénon à près d'un mile sous la ville de Lead, dans le Dakota du Sud. Comme PandaX-xt, le projet ne se terminera probablement pas avant 2020.
L'Italie poursuivra également la mise à niveau de son détecteur, nommé de manière appropriée XENON, à une échelle de 8 tonnes (7,2 tonnes). La mise à niveau, appelée XENON-nt, devrait être terminée en 2019.
La phase suivante
Il est toujours possible qu'une expérience quelque part aboutisse à des preuves irréfutables et spécifiques qu'un type particulier de particule de matière noire possible existe réellement. Mais à court terme, dans presque tous les domaines, les physiciens se concentrent sur l'utilisation des leçons du passé pour informer à l'avenir des chasses de matière noire plus importantes et de meilleure qualité. Une découverte incontournable de matière noire arrivera-t-elle en 2019? Cela pourrait être un peu optimiste. Mais les physiciens qui poursuivent cet objectif entrent dans la nouvelle année en s'armant pour chasser avec plus de précision et de puissance que jamais.
