Les dernières décennies ont inauguré une ère étonnante dans la science de la cosmologie. Un large éventail de mesures de haute précision nous a permis de reconstituer l'histoire de notre univers avec des détails remarquables.

Et lorsque nous comparons différentes mesures - du taux d'expansion de l'univers, les motifs lumineux libérés lors de la formation des premiers atomes, les distributions dans l'espace des galaxies et des amas de galaxies et les abondances de diverses espèces chimiques - nous constatons qu'elles racontent toutes la même histoire, et tous soutiennent la même série d'événements.

Cet axe de recherche a, franchement, eu plus de succès que je pense que nous étions en droit de l'espérer. Nous en savons plus sur l'origine et l'histoire de notre univers aujourd'hui que presque quiconque il y a quelques décennies aurait deviné que nous en apprendrions en si peu de temps.

Mais malgré ces succès très considérables, il reste encore beaucoup à apprendre. Et à certains égards, les découvertes faites au cours des dernières décennies ont soulevé autant de nouvelles questions qu'elles ont répondu.

L'un des plus vexatoires va au cœur de ce dont est réellement fait notre univers. Les observations cosmologiques ont déterminé la densité moyenne de matière dans notre univers avec une très grande précision. Mais cette densité s'avère être beaucoup plus grande que ce que l'on peut expliquer avec des atomes ordinaires.

Après des décennies de mesures et de débats, nous sommes maintenant convaincus que l'écrasante majorité de la matière de notre univers - environ 84 % - n'est pas constituée d'atomes, ou de toute autre substance connue. Bien que nous puissions sentir l'attraction gravitationnelle de cette autre matière, et dis clairement qu'il est là, nous ne savons tout simplement pas ce que c'est. Ce truc mystérieux est invisible, ou du moins presque. Faute d'un meilleur nom, nous l'appelons "matière noire". Mais nommer quelque chose est très différent de le comprendre.

Depuis presque aussi longtemps que nous savons que la matière noire existe, les physiciens et les astronomes ont mis au point des moyens d'essayer d'apprendre de quoi il est fait. Ils ont construit des détecteurs ultra-sensibles, déployés dans des mines souterraines profondes, dans un effort pour mesurer les impacts doux des particules individuelles de matière noire entrant en collision avec des atomes.

Ils ont construit des télescopes exotiques - sensibles non pas à la lumière optique mais aux rayons gamma moins familiers, rayons cosmiques et neutrinos - pour rechercher le rayonnement de haute énergie qui serait généré par les interactions des particules de matière noire.

Et nous avons recherché des signes de matière noire à l'aide d'incroyables machines qui accélèrent des faisceaux de particules - généralement des protons ou des électrons - jusqu'aux vitesses les plus élevées possibles, puis les écraser les uns contre les autres dans un effort pour convertir leur énergie en matière. L'idée est que ces collisions pourraient créer des substances nouvelles et exotiques, peut-être y compris les types de particules qui composent la matière noire de notre univers.

Il y a à peine dix ans, la plupart des cosmologistes – moi y compris – étaient raisonnablement confiants que nous allions bientôt commencer à résoudre le puzzle de la matière noire. Après tout, un ambitieux programme expérimental se profile à l'horizon, que nous prévoyions nous permettrait d'identifier la nature de cette substance et de commencer à mesurer ses propriétés. Ce programme comprenait l'accélérateur de particules le plus puissant au monde – le Grand collisionneur de hadrons – ainsi qu'un éventail d'autres nouvelles expériences et de puissants télescopes.

Mais les choses ne se sont pas déroulées comme nous l'espérions. Bien que ces expériences et observations aient été menées aussi bien ou mieux que ce que nous aurions pu espérer, les découvertes ne sont pas venues.

Au cours des 15 dernières années, par exemple, les expériences conçues pour détecter des particules individuelles de matière noire sont devenues un million de fois plus sensibles, et pourtant aucun signe de ces particules insaisissables n'est apparu. Et bien que le grand collisionneur de hadrons ait, selon toutes les normes techniques, de superbes performances, à l'exception du boson de Higgs, aucune nouvelle particule ou autre phénomène n'a été découvert.

Le caractère insaisissable têtu de la matière noire a laissé de nombreux scientifiques à la fois surpris et confus. Nous avions ce qui semblait être de très bonnes raisons de s'attendre à ce que des particules de matière noire soient découvertes maintenant. Et pourtant la chasse continue, et le mystère s'épaissit.

De plusieurs façons, nous n'avons que plus de questions ouvertes aujourd'hui qu'il y a une décennie ou deux. Et parfois, il peut sembler que plus nous mesurons précisément notre univers, moins on le comprend. Tout au long de la seconde moitié du XXe siècle, les physiciens théoriques des particules réussissaient souvent très bien à prédire les types de particules qui seraient découverts à mesure que les accélérateurs devenaient de plus en plus puissants. Ce fut une course vraiment impressionnante.

Mais notre prescience semble avoir pris fin - les particules longtemps prévues associées à nos théories préférées et les plus motivées ont obstinément refusé d'apparaître. Peut-être que les découvertes de telles particules sont imminentes, et notre confiance sera bientôt restaurée. Mais maintenant, il semble y avoir peu de soutien pour un tel optimisme.

En réponse, des masses de physiciens retournent à leurs tableaux noirs, revoir et réviser leurs hypothèses. Avec des egos meurtris et un peu plus d'humilité, nous essayons désespérément de trouver une nouvelle façon de donner un sens à notre monde.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.