Ce nouveau modèle relie matière noire et inflation cosmique 🌀

Le mystère de la matière noire, cette matière invisible qui composerait près de 80 % de l'Univers, semble prendre une tournure inattendue. Et si son origine remontait non pas à la phase chaude du Big Bang, mais à l'inflation cosmique, cette période d'expansion exponentielle fulgurante ?

Selon une étude publiée dans Physical Review Letters, des chercheurs texans ont proposé un nouveau modèle nommé WIFI (Warm Inflation via ultraviolet Freeze-In). Ce modèle explore un mécanisme par lequel la matière noire serait produite pendant l'inflation, avant la phase de "réchauffement" où les particules élémentaires sont apparues.


Le modèle WIFI repose sur l'idée que la matière noire pourrait émerger à partir d'interactions subtiles et rares entre le champ inflaton et des particules dans un environnement énergétique intense. Contrairement aux scénarios classiques de "gel chimique" (freeze-out ou freeze-in), ici, cette matière serait produite lors de cette phase d'inflation cosmique.

L'inflation, théorisée il y a environ 45 ans, explique pourquoi l'Univers visible apparaît homogène et isotrope tout en étant en expansion. Cette période a vu l'Univers croître d'un facteur inimaginable, 10²⁶, en 10^-36 secondes.

Cependant, produire de la matière pendant cette phase pose une difficulté: l'expansion elle-même dilue presque tout. Pourtant, le modèle WIFI postule que de la radiation, générée par le champ inflaton, aurait pu produire des particules de matière noire via un mécanisme d'ultraviolet freeze-in.

Ce modèle est d'autant plus intrigant qu'il pourrait être vérifiable. Les expériences prévues dans la prochaine décennie sur le fond diffus cosmologique pourraient détecter des signatures d'une inflation dite "chaude", un pilier essentiel du modèle WIFI. Si confirmé, cela ouvrirait la voie à de nouvelles théories sur l'origine de la matière noire.

En élargissant leur perspective, les auteurs suggèrent que ce mécanisme pourrait également expliquer l'apparition de particules jouant un rôle clé dans l'évolution de l'Univers primitif. Cela montre que le modèle WIFI va bien au-delà de la simple matière noire.

Si la matière noire a été produite lors de l'inflation, alors son origine précéderait le moment où les premières particules du modèle standard se sont formées. Une perspective qui bouleverse notre compréhension du cosmos.