La recherche sur la matière noire augmenterait notre compréhension de l'univers, mais pourrait également fournir des percées technologiques avec des applications pratiques. cemagraphics/Getty Images

Sous les Black Hills du Dakota du Sud, les scientifiques de l'installation de recherche souterraine de Sanford utilisent un appareil appelé détecteur de grand xénon souterrain (LUX) pour chasser les particules de matière noire, la substance mystérieuse qui est censée représenter la majeure partie de la matière dans l'univers. À l'intérieur de l'appareil massif, qui contient un tiers de tonne de xénon liquide à l'intérieur d'un récipient en titane, un réseau de détecteurs de lumière sensibles attend le moment où une particule de matière noire entrera en collision avec un atome de xénon et émettra un minuscule éclair de lumière.

Dans l'espoir de capter le faible signal, LUX a été placé sous une couche de roche d'un kilomètre d'épaisseur, ce qui aidera à le protéger des rayons cosmiques et autres rayonnements qui pourraient interférer avec le signal.

Jusque là, LUX n'a ​​pas encore détecté de matière noire. Mais avec un nouvel ensemble de techniques d'étalonnage qui améliorent la sensibilité du détecteur, les chercheurs espèrent bientôt, finalement, repérer la matière noire. "Il est vital que nous continuions à pousser la capacité de notre détecteur, ", déclare le professeur de physique de l'Université Brown Rick Gaitskell dans un communiqué de presse.

Origines sombres

Si les scientifiques identifient enfin les particules de matière noire, ce sera l'aboutissement d'une recherche qui remonte aux années 1930. C'est alors qu'un astronome suisse du nom de Fritz Zwicky a déterminé que la vitesse à laquelle un amas éloigné de galaxies tournait était une indication qu'ils contenaient beaucoup plus de masse que la lumière observable provenant d'eux ne le suggérait.

Depuis, les scientifiques ont recherché la matière noire et ont essayé de comprendre de quoi il s'agissait exactement. Ces dernières années, les chercheurs se sont appuyés sur des outils allant du grand collisionneur de hadrons européen qui brise les atomes à l'observatoire à rayons X Chandra en orbite de la NASA.

En supposant que les chercheurs finissent par comprendre la nature de la matière noire, une autre question peut se poser :y a-t-il un moyen pour les humains de s'en servir ? Cette recherche est-elle juste pour nous aider à comprendre l'univers, ou existe-t-il des technologies applicables que nous pourrions développer ?

Applications pratiques

Une possibilité, soulevé dans un article de 2009 par Jia Liu, physicien formé à l'Université de New York, pourrait utiliser la matière noire comme source d'énergie pour propulser des engins spatiaux lors de missions extrêmement longues.

Le concept de Liu est basé sur l'hypothèse non encore vérifiée que la matière noire est composée de neutralinos, particules sans aucune charge électrique. Les neutralinos sont aussi des antiparticules, ce qui signifie que lorsqu'ils entrent en collision dans les bonnes circonstances, ils s'annihilent et convertissent toute leur masse en énergie.

Si cela s'avère vrai, une livre de matière noire pourrait produire près de 5 milliards de fois plus d'énergie que la quantité équivalente de dynamite. Oui, milliard avec un "b." Cela signifie qu'un réacteur à matière noire aurait beaucoup de punch pour propulser une fusée à travers le cosmos, et un noyau assez gros pourrait accélérer l'engin à une vitesse proche de la lumière, selon le papier de Liu.

Atteindre les étoiles

Comme les détails d'un article de New Scientist, Le moteur de matière noire de Liu serait très différent d'une fusée conventionnelle. Essentiellement, ce serait une boîte avec une porte qui s'ouvrirait dans le sens du mouvement de la fusée pour ramasser la matière noire. Quand la matière noire entre dans la boîte, la porte se ferme, et la boîte se rétrécit pour comprimer la matière noire et augmenter le taux d'annihilation. Une fois les particules transformées en énergie, la porte s'ouvre à nouveau, et l'énergie propulse l'engin. Le cycle se répéterait tout au long du voyage spatial.

Un avantage du moteur de matière noire serait qu'un vaisseau spatial n'aurait pas besoin de transporter beaucoup de carburant, parce qu'il pourrait recueillir plus en cours de route à partir de l'abondante matière noire dans certaines parties de l'univers. Et plus vite la fusée voyage, plus il ramassera rapidement la matière noire et accélérera.

Une fusée de 100 tonnes (90,7 tonnes métriques) pourrait théoriquement approcher la vitesse de la lumière en quelques jours. Cette, à son tour, permettrait de gagner du temps pour se rendre à Proxima Centauri, l'étoile la plus proche de notre système solaire, de dizaines de milliers d'années à peut-être cinq.

Et au-delà, bien sûr, il y a les technologies et les inventions qui sont inconnues et semblent impossibles - jusqu'à ce que nous réalisions qu'elles sont possibles.

Maintenant c'est intéressant

Une possibilité envisagée par les physiciens est que l'univers conventionnel pourrait avoir un sosie invisible fait de matière noire, qui est composé de versions miroir des particules subatomiques connues pour exister ; la matière noire miroir aurait les mêmes propriétés que la matière ordinaire, mais n'interagirait avec lui que faiblement.