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Posté par Michel le Lundi 12/12/2005 à 00:00
Des balles explosives de matière sombre dans l'Univers ?
Deux théoriciens prédisent l'existence d'un nouveau genre de matière sombre constitué d'ensembles d'atomes formant des balles d'un diamètre pouvant atteindre 20 centimètres. Ces balles, qui pourraient peser environ 100 millions de tonnes chacune, seraient difficiles à détecter mais pourraient exister à l'intérieur des étoiles les plus lourdes.

Les physiciens pensent qu'elles seraient capables de ronger une telle étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) de l'intérieur et de libérer suffisamment d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) pour la faire éclater en supernova. En moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous...), il existerait une balle de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...) sombre pour chaque volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de l'espace d'une taille équivalente à celle de notre Système Solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis...).

L'existence de la matière sombre a été initialement imaginée pour expliquer pourquoi les galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres...) tournent beaucoup plus rapidement que ce qui peut être expliqué par la quantité de matière (La quantité de matière est une grandeur de comptage d'entités chimiques ou physiques élémentaires. L'unité qui lui correspond est la mole.) visible qu'elles contiennent. Cette forme mystérieuse de matière n'émet ni n'absorbe de rayonnement électromagnétique (Un rayonnement électromagnétique désigne une perturbation des champs électrique et magnétique.) - ce qui explique l'emploi des mots "sombre" ou "noire" pour la caractériser - et ne peut être détectée que par son influence gravitationnelle sur la matière normale. Selon le modèle standard de la cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.), l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) est censé contenir environ 5% de matière normale, 25% de matière sombre et 70% d'énergie sombre (En cosmologie, l'énergie sombre est une forme d'énergie hypothétique remplissant tout l'Univers et exerçant une pression négative se comportant comme une force gravitationnelle répulsive. L'énergie sombre pourrait expliquer l'accélération...). La nature de ces matière et énergie sombres est le plus grand mystère de la cosmologie actuelle.

À la différence de quelques autres théories récentes, le nouveau modèle, proposé par Colin Froggatt de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et...) de Glasgow et Holger Nielsen de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel...) Niels Bohr (Niels Henrik David Bohr (7 octobre 1885 à Copenhague, Danemark - 18 novembre 1962 à Copenhague) est un physicien danois. Il est surtout connu pour son apport à...) de Copenhague, n'exige aucune nouvelle particule ni interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en...) fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) à rajouter au modèle standard de la physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi...). Le modèle prévoit également une proportion matière sombre / matière normale qui est conforme à la valeur obtenue par le satellite (Satellite peut faire référence à :) WMAP en 2003. Il suppose, cependant, l'existence "d'un vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) alternatif" ayant la même densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure...) d'énergie - ou constante cosmologique (La constante cosmologique est un paramètre rajouté par Einstein en février 1917 à ses équations de la relativité générale (1915), dans le but de rendre sa théorie compatible avec l'idée qu'il...) - que notre propre vide normal.

Un autre "vide"

Froggatt et Nielsen prévoient que les deux types différents de vide se sont dissociés en différentes régions de l'espace très tôt dans l'histoire de l'Univers, séparées par des "murs" de températures. Approximativement une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc...) après le Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques qui la décrivent, sans...), selon les chercheurs, ces murs ont formé des balles qui ont encapsulé la matière à l'intérieur de fragments de vide alternatif. Tous les nucléons pourraient avoir été capturés de cette façon, ce qui a conduit à la formation des premiers noyaux légers, tels que l'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des éléments. Son point...), alors que les billes se contractaient rapidement.

Cette contraction a continué jusqu'à ce que les noyaux d'hélium fusionnent pour former des noyaux plus lourds et que l'énergie libérée dans les réactions en chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) ultérieures ait expulsé les nucléons des balles. Selon le nouveau modèle, un sixième des nucléons ont été libérés de cette façon, ont pénétré le vide normal et sont devenus de la matière normale. Le reste des nucléons est demeuré piégé en tant que matière sombre à l'intérieur des balles du vide alternatif.

L'équipe des scientifiques pense que certaines de ces balles pourraient s'être rassemblées au cœur d'étoiles lourdes. A des températures et pour des densités suffisamment élevées, elles pourraient avoir commencé à absorber l'étoile, et à libérer suffisamment d'énergie pour la faire exploser en supernova. Les balles elles-mêmes pourraient avoir implosé ce qui pourrait expliquer la production de rayons cosmiques de très haute énergie à partir d'endroits apparemment vides de l'Univers. Les chercheurs affirment également que leur théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou l’expérience,...) pourrait expliquer pourquoi la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un...) de lithium (Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.) dans l'Univers est deux à trois fois inférieure à celle prédite pas la théorie standard du Big Bang.

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Source: PhysicsWeb