L’avenir de la recherche sur la matière noire sera finalement décidé par les politiciens

Les experts pensent qu’environ 80% de l’univers pourrait être constitué d’une substance mystérieuse appelée « matière noire.” Certains pensent même qu’il y a tout un groupe de particules formant un « secteur sombre» qui pourraient être aussi complexes que les familles de matière et d’antimatière.

Malheureusement, la quête pour enfin observer la matière noire se heurte à un mur. Tout simplement nous avons besoin de plus de collisionneurs de particules. Et leur construction dépend apparemment entièrement des pouvoirs en place dans les arènes politiques européennes et américaines.

L’argent liquide régit tout

Le développement des collisionneurs de particules a été l’un des progrès de l’humanité les efforts scientifiques les plus chers. Cependant, ils n’ont pas produit grand-chose en termes de pratique résultats.

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Alors que les efforts scientifiques mondiaux des communautés des sciences atomiques et nucléaires ont des armes de destruction et des centrales nucléaires à montrer pour leur travail, les collisionneurs de particules ont apparemment présenté plus de questions que de réponses depuis qu’ils sont en fonctionnement.

La raison la plus probable pour laquelle vous ne voyez pas des gens comme le PDG d’Alphabet, Sundar Pichai, ou l’homme le plus riche du monde, Elon Musk, engager les coffres de leur entreprise dans le domaine de la physique des particules, c’est parce qu’ils sont des gouffres financiers.

Et, parce que les collisionneurs sont si chers, la quête pour dévoiler la matière noire cachée de l’univers a été en grande partie une tentative d’essayer de proposer une meilleure théorie.

Mais tout a changé lorsque les premiers résultats du Large Hadron Collider (LHC) ont finalement été sorti en 2015deux ans après la fin de sa première exécution.

Bien qu’elles ne soient pas directement liées à la recherche sur la matière noire, les données recueillies à partir des collisions générales de particules ont beaucoup inspiré les physiciens sur le terrain.

Comment ça marche ?

La grande idée implique des collisions de particules. La façon dont les particules interagissent lorsqu’elles entrent en collision nous donne une idée du fonctionnement de la grande image – l’univers tout entier.

Imaginez une table de billard configurée pour jouer à un jeu de 8 boules, mais avec une particularité : les boules sont invisibles et vous n’êtes pas autorisé à les toucher avec autre chose que votre baguette. Pendant que vous jouiez, vous deviez écouter les collisions entre une balle et une autre pour déterminer si vous accomplissiez quelque chose.

C’est essentiellement ce que font les scientifiques lorsqu’ils utilisent des collisionneurs de particules, seulement ils utilisent un équipement de détection avancé pour détecter les collisions à des vitesses très élevées au lieu de l’oreille humaine. Afin de mesurer les interactions des particules, les scientifiques les forcent à interagir dans un environnement qu’ils peuvent contrôler.

À l’avenir, les chercheurs espèrent créer des collisionneurs plus grands, meilleurs et plus diversifiés capable de briser les particules ensemble à des vitesses plus élevées. Ils veulent également construire des collisionneurs pour différents types de particules, dont les muons et l’antimatière.

C’est là qu’intervient l’excitation pour les scientifiques qui étudient la théorie de la matière noire. L’une des meilleures explications de la raison pour laquelle nous n’avons pas pu observer la matière noire jusqu’à présent est que nous ne regardons pas aux bons endroits.

Si la matière noire est plus qu’une simple particule mystérieuse, mais plutôt un secteur entier de différentes particules sombres, alors nous augmenterons de façon exponentielle nos chances d’observer les interactions de la matière noire en diversifiant les types de particules que les scientifiques sont capables d’entrer en collision.

En d’autres termes, la meilleure façon de trouver de la matière noire est de continuer à observer les collisions de particules jusqu’à ce que nous ayons suffisamment de données pour compléter les pièces actuellement manquantes.

Le problème

Que ces machines – dont les étiquettes de prix commencent à des milliards – soient fabriquées ou non dépend entièrement du financement du gouvernement.

Le LHC du CERN a coûté 4,5 milliards de dollars et a été principalement financé par les pays européens avec le Royaume-Uni, l’Allemagne, la France, l’Espagne et l’Italie qui paient la majorité de la facture.

Aux États-Unis, un petit groupe de physiciens appelé le « Exercice de planification communautaire Snowmass» examine actuellement des centaines de propositions de la communauté de la physique des particules pour déterminer quelles recommandations il fera au ministère de l’Énergie. Les déterminations du groupe pourraient affecter considérablement le montant des investissements que le gouvernement américain envisage d’investir dans de nouveaux collisionneurs, le cas échéant.

Malgré l’immense valeur que le LHC, par exemple, a eu pour la communauté scientifique, son utilité est de plus en plus difficile à expliquer au grand public et il y a actuellement peu d’applications pratiques pour les données qu’il produit. Demander aux pays membres de l’UE ou au gouvernement américain de débourser pour plus de collisionneurs devient apparemment une vente plus difficile d’année en année.

Ce n’est pas que les scientifiques n’ont rien à montrer pour la dépense, le vrai problème est que résoudre le mystère de la matière noire est vraiment très difficile.

Pourquoi est-ce si important ?

Il est presque impossible de mettre en perspective l’importance de finalement réaliser (ou rejeter) la théorie de la matière noire. Aujourd’hui, résoudre ce casse-tête particulier viendrait avec une flopée de « Eureka! » gros titres et, dans quelques mois, le grand public l’aura oublié.

Mais une centaine d’années après que nous ayons découvert la vérité sur la matière noire, les générations futures pourront retracer la quasi-totalité de leur technologie « moderne » et de leurs percées scientifiques jusqu’au moment où les scientifiques ont compris de quoi était fait l’univers.

Ce n’est pas que la matière noire elle-même ait de la valeur (cependant, qui sait, n’est-ce pas ?). L’essentiel est que nous avons actuellement un modèle incomplet. Si la matière noire n’existe pas, alors nous avons beaucoup plus de l’univers à comprendre que nous n’en avons déjà. S’il existe et que nous sommes sur le point de l’observer, nous sommes sur le point d’avoir une compréhension de base du fonctionnement de l’univers.

C’est un point de connaissance à partir de laquelle nous pouvons programmer des simulations en toute confiance, construire mieux ordinateurs quantiques et les systèmes, et commencer à travailler sur une technologie qui exploite les relations pleinement réalisées entre la matière, l’antimatière et la matière noire. Bref, c’est là que la magie opère vraiment.

Que cela se produise au cours des 30 prochaines années ou des 300 prochaines années pourrait dépendre entièrement de la capacité des physiciens à convaincre les politiciens de verser plus d’argent dans ces machines sans aucune garantie qu’ils trouveront réellement ce qu’ils recherchent.

D’un côté, il y en a tellement d’autres pratique des choses dans lesquelles nous pourrions investir des centaines de milliards d’euros.

Mais, d’un autre côté, quoi de plus important que de résoudre le plus grand mystère de tout l’univers ?

Lecture complémentaire : Chère NASA, s’il vous plaît, placez un collisionneur de particules sur la Lune