La matière noire : un mystère cosmique

En mesurant la vitesse de rotation des galaxies, les astronomes ont fait une découverte surprenante et tout à fait imprévue.

Selon leurs calculs, la vitesse de rotation des galaxies
est deux fois plus rapide que ce qu’elle devrait être compte tenu de leur masse; selon la théorie de la gravité d’Einstein, cela signifie qu’elles devraient se décomposer.

Pourquoi n’est-ce pas le cas?

Depuis ce jour, les physiciens ont découvert que les galaxies contiennent une certaine quantité de matière « noire » qui n’émet ou ne reflète pas assez de lumière pour qu’on puisse l’apercevoir au télescope astronomique classique. Fait incroyable, près de 25 p. 100 de l’univers se compose de cette matière.

Qu’est-ce que cette « matière noire »? Comment s’est-elle formée? De quoi se compose-t-elle? Que peut-elle révéler à propos de l’origine de l’univers et
de son évolution?

À la découverte du mystère

L’Ontario est bien placée pour faire l’importante percée. La province compte certains des plus brillants physiciens d’aujourd’hui, y compris M. Tony Noble, que l’on a attiré de l’Université de Zurich vers l’Université Queen’s, M. Art McDonald, qui exerçait à Princeton et que l’on a incité à se joindre à l’Université Queen’s, et M. David Sinclair, revenu d’Oxford vers l’Université Carleton.

Nous disposons aussi d’une installation de recherche unique, située à deux kilomètres sous terre près de Sudbury dans la mine Creighton de CVRD-Inco. C’est d’ailleurs ce qui les a attirés, de même que d’autres scientifiques de partout sur la planète.

Composée du laboratoire souterrain de l’Observatoire de neutrinos de Sudbury (SNOLAB), cette installation affiche le taux de radioactivité le plus bas au monde. À ce jour, elle a permis aux chercheurs de confirmer que les neutrinos (particules subatomiques qui traversent presque toutes les matières sans arrêt ni déviation et qui composent une petite partie de la matière noire) ont effectivement une masse. C’était une découverte révolutionnaire qui a valu des prix internationaux aux scientifiques qui y ont pris part, dont M. McDonald qui a récemment remporté la médaille Benjamin Franklin en physique, habituellement

L’installation unique CRYOPIT détectera les particules de matière noire

Les scientifiques de l’Ontario espèrent s’appuyer sur leurs découvertes de neutrinos en utilisant d’importantes quantités d’argon liquéfié ultra-froid (cryogénique) et de gaz xénon pour observer les particules de matière noire manquante pour la première fois.

« Nous utiliserons des liquides cryogéniques parce qu’ils produisent de la lumière lorsqu’ils entrent en contact avec des particules de matière noire et qu’ils sont relativement abordables. Nous pouvons donc en utiliser de grandes quantités, » explique M. Sinclair de l’Université Carleton, directeur fondateur du SNOLAB, récemment agrandi. « C’est important car ces interactions sont extrêmement rares. Plus nous aurons de liquide, plus nous aurons de chances de les enregistrer aux fins d’analyse. »

Cette recherche d’avant-garde se déroulera au nouveau CRYOPIT, situé dans une grande cavité du laboratoire SNOLAB, où la radioactivité ultra-basse éliminera essentiellement tous les effets de fond qui pourraient nuire aux expériences.

Le prestige scientifique de l’Ontario ne cesse de croître

Qu’est-ce que cela signifie pour l’Ontario?

« Les particules de matière noire pourraient être le prochain maillon de la théorie de l’origine de l’univers, objectif ultime de la physique des particules, » précise M. Noble. « Si nous parvenons à les déceler, nous renforcerons notre prééminence dans le domaine. »

M. Sinclair ajoute, « les possibilités de découvertes ultérieures sont passionnantes et suscitent l’intérêt du monde entier. Demeurez à l’écoute d’autres progrès. »