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L’Univers tel que nous le connaissons comprend environ un dixième du total de ce que nous pouvons voir. Le reste est invisible et indétectable, sauf par les effets de sa gravité sur la fraction des choses que nous pouvons voir. Les chercheurs appellent cette substance manquante le « secteur sombre » – la classe de particules énergiques et massives qui doivent exister quelque part, mais qui n’interagissent pas avec la matière lumineuse – ce qui nous constitue et ce que nous pouvons voir – que nous pouvons détecter.

Des photons noirs

Mais un nouveau projet à l’Institut national de physique nucléaire en Italie tentera de détecter le « secteur sombre » en utilisant le photon noir – la version du secteur sombre des photons porteurs de lumière, et s’ils trouvent effectivement le photon noir, cela fournira la preuve qu’une cinquième force régit l’Univers – ce qui serait une énorme nouveauté en physique.

Selon un article paru dans The Guardian, des chercheurs italiens prévoient de bombarder une plaquette de diamant avec un faisceau de particules d’antimatière appelées positrons, qui sont les versions d’antimatière des électrons. Dans des circonstances normales, les positons et les électrons qui s’entrechoquent s’anéantissent, produisant une paire de photons réguliers.

Mais si les photons sombres existent réellement, alors de temps en temps, une annihilation des électrons de positrons devrait en produire un. Au lieu de l’interaction produisant deux photons réguliers, un photon noir et un photon régulier apparaîtront côte à côte, a rapporté The Guardian.

Les chercheurs ont déclaré à Physics World qu’ils espéraient que le faisceau de positons dans leur expérience, qu’ils appellent Padme, produirait suffisamment d’électrons dans le diamant pour produire un photon noir. Padme ne sera pas capable de détecter directement ce photon sombre; au lieu de cela, un photon manquant servira de preuve. Une annihilation électron-positon qui produit un photon sombre indiquera à Padme qu’une partie de son énergie a disparu, car elle serait entrée dans le secteur sombre.

La preuve qu’une nouvelle force existe

Si cela se produit, les chercheurs s’attendent à pouvoir confirmer l’existence du photon noir et à mesurer sa masse. (Contrairement aux photons réguliers, les photons noirs ont une masse, selon The Guardian). Ce serait la preuve non seulement qu’une nouvelle particule existe, mais aussi qu’une force entièrement nouvelle existe dans l’Univers.

Dans l’univers lumineux ou observable, il y a quatre interactions élémentaires. L’interaction électromagnétique qui transporte l’énergie lumineuse et lie les atomes à d’autres atomes. C’est la raison pour laquelle vous ne tombez pas à travers votre chaise.. L’interaction nucléaire forte retient les particules à l’intérieur des atomes. L’interaction nucléaire faible provoque la décomposition des atomes et la gravité, la quatrième force que nous pouvons détecter nous maintient à la Terre et gouverne les mouvements du cosmos.

Réécrire les manuels de physique

Si des photons noirs existent, alors ils seraient la manifestation d’une cinquième force entièrement nouvelle – et si cette cinquième force existe et est découverte par les chercheurs italiens, alors il sera vraiment le temps de réécrire les manuels de physique.