Utiliser les humains en tant que détecteurs de matière noire

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La matière noire, la substance mystérieuse qui constitue la majeure partie de la masse de l’Univers, s’est révélée particulièrement difficile à détecter. Mais les scientifiques ont maintenant proposé un nouveau capteur surprenant: la chair humaine.

Utiliser les humain comme des détecteurs

L’idée se résume à ceci: si un certain type de particule de matière noire existait, cela tuerait parfois des personnes, en les traversants comme une balle. Comme aucune personne n’est décédée des suites d’une blessure par balle, ce type de matière noire n’existe pas, selon une nouvelle étude.

Néanmoins, il existe d’autres moyens de détecter ce type particulier de matière noire et les chercheurs devraient continuer à chercher, dit Katherine Freese, physicienne en théorie à l’université du Michigan à Ann Arbor, qui n’a pas participé à cette étude, mais a étudié les effets de la matière sur les humains. « Nous ne savons pas ce qu’est la matière noire, nous ne devrions donc pas laisser tomber les choses aussi abruptement », dit-elle.

La matière noire représente environ 85% de la masse de l’Univers, mais cette substance demeure un mystère. Selon une théorie, il s’agirait de particules massives à interaction faible (WIMP). Ces particules seraient abondantes, mais craignaient tellement d’interagir avec la matière ordinaire que seuls des détecteurs très sensibles auraient la possibilité de les déceler. Jusqu’à présent, ils ont échappé à la détection dans de grands réservoirs de xénon liquide et d’argon; conservés dans des laboratoires souterrains, ces réservoirs seraient en mesure de détecter les signaux provenant des WIMP sans interférence  telles que les rayons cosmiques.

Un candidat de la matière noire moins courant, appelé macros, formerait des particules plus lourdes. Bien que les macros soient beaucoup plus rares que les WIMP, toute collision avec un sujet ordinaire serait violente, laissant une trace très évidente. La nouvelle étude explore à quoi pourraient ressembler ces traces si les macros frappaient les gens.

Glenn Starkman et Jagjit Singh Sidhu, physiciens théoriciens de l’Université Case Western Reserve à Cleveland, dans l’Ohio, recherchaient à l’origine des traces de macros dans des dalles de granit lorsqu’un collègue leur fit une suggestion. « Pourquoi ne pouvez-vous pas simplement utiliser les humains comme détecteur? », Se souvient Robert Scherrer, coauteur et physicien théoricien de l’Université Vanderbilt de Nashville. « Les énergies dont vous parlez, ces choses pourraient au mieux blesser une personne, au pire la tuer. »

Ils n’ont trouvé aucun mort par «balles» de matière noire invisible

L’équipe est allée de l’avant avec l’idée et a conçu des macros qui auraient un effet similaire à celui d’un tir fatal avec un fusil de calibre 22. De telles particules seraient minuscules, mais très lourdes, et dégageraient ainsi la même quantité d’énergie qu’une balle lorsqu’elle traverserait une personne. Leurs calculs se sont concentrés sur les millions de personnes vivant au Canada, aux États-Unis et en Europe occidentale au cours des dix dernières années, parce que les chercheurs affirment que ces pays disposent de données plus fiables sur le nombre de personnes décédées et leurs causes.

Dans cet échantillon, les scientifiques s’attendraient à voir quelques rapports de morts inexpliquées dues à des «balles» de matière noire invisible. Mais il n’y en avait pas, rapportent les chercheurs cette semaine sur le serveur de pré-impression arXiv. Ces morts ne passeraient pas inaperçues: elles laisseraient les victimes mortes ou mouraient d’une blessure où leur chair serait vaporisée.

Cette expérience n’exclut pas la macro de la matière noire épaisse, dit Scherrer. Il en élimine simplement un certain nombre. Une macro de la matière noire plus lourde ne se produirait pas assez souvent pour être mesurée. «Il reste probablement de la place pour de la matière noire très lourde», explique Paolo Gorla, physicien des particules au laboratoire national souterrain du Gran Sasso en Italie, qui n’est pas impliqué dans l’étude.

L’équipe Case Western Reserve n’est pas le seul groupe de scientifiques à chercher de nouvelles méthodes pour détecter la matière noire. Freese a mis au point des expériences de paléodétecteur suffisamment sensibles pour détecter les traces de WIMP dans des minéraux anciens. Cependant, ces roches pourraient également montrer des signes de matière noire plus lourde – de manière plus évidente.

Si les macros entraient en collision avec de la roche, elles les traverseraient directement, créant un cylindre qui se resolidifierait rapidement sous de nouvelles formes. Par exemple, lorsque du granite de couleur claire est fondu, la roche se durcit et devient une pierre sombre ressemblant à de l’obsidienne.

Cet automne ils chercheront des taches sombres et elliptiques dans du granite

Pour le moment, les chercheurs de Case Western Reserve n’étendront pas leurs calculs sur les décès humain. Cet automne, ils rechercheront dans les monuments, les comptoirs et les cimetières des taches sombres et elliptiques qui pourraient être des signes de macros frappant des dalles de granite.

Ensuite, ils espèrent identifier les caractéristiques parmi toute une gamme de macros et ensuite former des gens à rechercher les marques sur les surfaces de granite du monde entier. Cela, disent-ils, serait une nouvelle façon d’utiliser les humains en tant que détecteurs de matière noire.

Source : Science
Crédit photo sur Unsplash : Steve Halama

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