Vous connaissez le vieil adage: "si vous voulez cacher quelque chose, le mettre bien en vue?" Eh bien, selon une nouvelle proposition de deux professeurs de physique, cette logique pourrait être la raison pour laquelle les scientifiques ont lutté pendant si longtemps pour trouver la masse mystérieuse qui représenterait 27% de la matière dans l'univers.
En bref, ces deux physiciens croient que la matière noire peut être trouvée de la même manière que vous pouvez trouver l'itinéraire le plus rapide pour travailler: en consultant le Global Positioning System.
Andrei Derevianko, de l'Université du Nevada, Reno, et Maxim Pospelov, de l'Université de Victoria et l'Institut Perimeter pour la physique théorique au Canada, ont proposé cette méthode plus tôt cette année lors d'une série de conférences scientifiques renommées, où elle a rencontré l'approbation générale .
Leur idée appelle à utiliser des satellites GPS et d'autres réseaux d'horloges atomiques et à comparer leur temps pour rechercher des écarts. Derevianko et Pospelov suggèrent que la matière noire pourrait avoir un effet perturbateur sur les horloges atomiques, et qu'en regardant les réseaux existants d'horloges atomiques, il pourrait être possible de repérer des poches de matière noire par leur signature distinctive.
Les deux commencent à tester cette théorie en analysant les données d'horloge des 30 satellites GPS, qui utilisent des horloges atomiques pour la navigation quotidienne. Les réseaux corrélés d'horloges atomiques, tels que le GPS et certains réseaux terrestres déjà existants, peuvent être utilisés comme un outil puissant pour rechercher la matière noire de défaut topologique où les horloges initialement synchronisées seront désynchronisées.
"Malgré de solides preuves d'observation de l'existence de la matière noire, sa nature reste un mystère", a déclaré Derevianko, professeur au Collège des sciences de l'Université. «Certains programmes de recherche en physique des particules supposent que la matière noire est composée de matière semblable à des particules lourdes. Cette hypothèse peut ne pas être vraie, et un intérêt significatif existe pour les alternatives. »
Leur proposition s'appuie sur l'idée que la matière noire pourrait provenir de fissures dans les champs quantiques de l'univers qui pourraient perturber des propriétés fondamentales telles que la masse d'un électron et avoir un effet sur la façon dont nous mesurons le temps. Cela représente une rupture avec la vision plus conventionnelle selon laquelle la matière noire se compose de particules subatomiques telles que les WIMP et les axions.
"Notre recherche poursuit l'idée que la matière noire peut être organisée comme une grande collection gazeuse de défauts topologiques ou de fissures énergétiques", a déclaré Derevianko. «Nous proposons de détecter les défauts, la matière noire, alors qu'ils nous traversent avec un réseau d'horloges atomiques sensibles. L'idée est que, lorsque les horloges se désynchronisent, nous saurions que la matière noire, le défaut topologique, est passée. En fait, nous envisageons d'utiliser la constellation GPS comme le plus grand détecteur de matière noire construit par l'homme. »
Derevianko collabore à l'analyse des données GPS avec Geoff Blewitt, directeur du Nevada Geodetic Laboratory, également au College of Science de l'Université du Nevada, Reno. Le Geodetic Lab a développé et maintient le plus grand centre de traitement de données GPS au monde, capable de traiter des informations d'environ 12 000 stations à travers le monde en continu, 24h / 24 et 7j / 7.
Blewitt, également physicien, a expliqué comment un réseau d'horloges atomiques pouvait éventuellement détecter la matière noire.
"Nous savons que la matière noire doit être là, par exemple, parce qu'elle est considérée comme courbant la lumière autour des galaxies, mais nous n'avons aucune preuve de sa composition", a-t-il déclaré. «Si la matière noire n'était pas là, la matière normale que nous connaissons ne serait pas suffisante pour plier la lumière autant qu'elle le fait. C’est juste l’une des façons dont les scientifiques savent qu’il existe une énorme quantité de matière noire quelque part dans la galaxie. Une possibilité est que la matière noire dans ce gaz pourrait ne pas être constituée de particules comme la matière normale, mais d'imperfections macroscopiques dans le tissu de l'espace-temps.
«La Terre balaie ce gaz en orbite autour de la galaxie. Donc, pour nous, le gaz semble être comme un vent galactique de matière noire soufflant à travers le système terrestre et ses satellites. Au fur et à mesure que la matière noire passe, cela pourrait occasionnellement désynchroniser les horloges du système GPS avec un motif révélateur sur une période d'environ 3 minutes. Si la matière noire provoque la désynchronisation des horloges de plus d'un milliardième de seconde, nous devrions facilement être en mesure de détecter de tels événements. »
"Ce type de travail peut transformer la science et changer complètement notre façon de penser notre univers", a déclaré Jeff Thompson, physicien et doyen du College of Science de l'Université. «Andrei est un physicien de classe mondiale et il a déjà apporté des contributions fondamentales à la physique. C'est une merveille de voir le travail incroyable qui vient de lui et de son groupe. "
Derevianko enseigne la physique quantique et des sujets connexes à l'Université du Nevada, Reno. Il est l'auteur de plus de 100 publications avec comité de lecture en physique théorique. Il est membre de l'American Physical Society, boursier Simons en physique théorique et boursier Fulbright. Parmi une variété de sujets de recherche, il a contribué au développement de plusieurs nouvelles classes d'horloges atomiques et à des tests de précision des symétries fondamentales avec les atomes et les molécules.
Leurs recherches sont apparues plus tôt cette semaine dans la version en ligne de la revue scientifique Physique de la nature, avant la version imprimée.
