The dark side of the universe | Katherine Freese | TEDxVienna

Summary

Cette conférence explore la nature de l'univers, expliquant que 95 % de celui-ci est constitué de matière noire et d'énergie noire, des éléments encore mystérieux pour les scientifiques. La conférencière partage son parcours personnel en science, influencé par une famille de biologistes moléculaires et un mentor influent. Elle présente les découvertes clés concernant la matière noire, ses effets sur les galaxies et les efforts pour identifier ses composants fondamentaux, notamment à travers des expériences comme celles menées au CERN et dans des laboratoires souterrains. Enfin, elle aborde l'énergie noire et son rôle dans l'expansion accélérée de l'univers.

Takeaways

• 😀 La matière ordinaire que nous connaissons (notre corps, l'air, la Terre, le Soleil, les étoiles) ne constitue que 5 % de l'univers.
• 😀 Les 95 % restants de l'univers sont composés de matière noire (25 %) et d'énergie noire (70 %), deux éléments encore mystérieux.
• 😀 La matière noire est invisible, n'émet pas de lumière, mais exerce une influence gravitationnelle sur la matière visible, ce qui permet de prouver son existence.
• 😀 Fritz Zwicky a proposé l'existence de la matière noire dès les années 1930 en observant les mouvements rapides des galaxies dans un amas galactique.
• 😀 Vera Rubin et Kent Ford ont confirmé l'existence de la matière noire en observant la rotation des galaxies, prouvant qu'une matière invisible est nécessaire pour expliquer les vitesses observées.
• 😀 Le Bullet Cluster est un exemple de collision entre deux amas galactiques, montrant une séparation entre la matière visible et la matière noire.
• 😀 La matière noire joue un rôle essentiel dans la formation des galaxies en se regroupant dans l'univers primordial, permettant à la matière visible de se concentrer pour former des structures.
• 😀 Les WIMPs (particules massives faiblement interactives) sont les candidats principaux pour expliquer la matière noire, mais leur détection reste très difficile en raison de leur faible interaction avec la matière ordinaire.
• 😀 Des expériences en accélérateurs de particules comme au CERN tentent de créer de la matière noire en faisant percuter des protons à des vitesses proches de celle de la lumière, mais aucune détection directe n'a encore eu lieu.
• 😀 Des laboratoires souterrains, protégés des rayons cosmiques, cherchent à détecter les WIMPs en mesurant les interactions extrêmement faibles de ces particules avec les détecteurs.
• 😀 Les étoiles noires, des étoiles hypothétiques alimentées par l'annihilation de la matière noire plutôt que par la fusion nucléaire, pourraient exister et être détectées par le télescope spatial James Webb.
• 😀 L'énergie noire est responsable de l'accélération de l'expansion de l'univers, et sa nature reste un mystère majeur en cosmologie, contrairement à la matière qui exerce une attraction gravitationnelle.

Q & A

Qu'est-ce que l'univers est composé selon l'intervenant ?

L'univers est composé à 5% de matière ordinaire (comme le corps humain, l'air, les étoiles, etc.), tandis que 25% est constitué de matière noire et 70% d'énergie sombre.

Comment l'intervenant illustre-t-il la proportion de matière noire et d'énergie sombre dans l'univers ?

L'intervenant utilise la métaphore d'un cocktail de 10 onces où 3 onces représentent la matière noire, 7 onces l'énergie sombre, et la petite portion restante représente la matière ordinaire.

Quel est le rôle de la matière noire dans l'univers selon l'intervenant ?

La matière noire joue un rôle crucial en attirant la matière normale et en permettant la formation des galaxies. Elle constitue la majorité de la masse des galaxies.

Comment la matière noire a-t-elle été découverte ?

La matière noire a été suggérée pour la première fois par Fritz Zwicky dans les années 1930, après avoir observé des galaxies en mouvement trop rapide pour être expliquées par la matière visible. Plus tard, Vera Rubin et Kent Ford ont confirmé cette hypothèse en étudiant des galaxies.

Qu'est-ce que le 'Bullet Cluster' et pourquoi est-il important dans la recherche sur la matière noire ?

Le 'Bullet Cluster' est une collision de deux amas de galaxies, montrant une séparation claire entre la matière visible (gaz) et la matière noire (qui continue de se déplacer). Cela prouve l'existence de la matière noire et son influence gravitationnelle.

Quels sont les deux principaux types de candidats pour la matière noire, selon l'intervenant ?

Les deux principaux candidats sont les MACHOs (objets compacts massifs et halos) et les WIMPs (particules massives faiblement interactives). L'intervenant favorise les WIMPs comme la meilleure explication.

Comment les scientifiques cherchent-ils à détecter la matière noire ?

Les scientifiques cherchent la matière noire à travers des détecteurs souterrains, comme ceux installés dans des laboratoires spécialisés, qui tentent de repérer les interactions rares entre les WIMPs et la matière ordinaire.

Quel est l'objectif des expériences menées au CERN en lien avec la matière noire ?

L'objectif des expériences au CERN est de détecter la matière noire en accélérant des protons à des vitesses proches de la lumière et en observant les collisions qui pourraient produire des particules de matière noire.

Qu'est-ce que l'expérience DAMA et pourquoi est-elle significative dans la recherche sur la matière noire ?

DAMA est une expérience italienne qui semble détecter un signal indiquant la présence de matière noire. Elle est significative car elle observe une modulation annuelle, supposée être causée par le mouvement de la Terre autour du Soleil, ce qui pourrait confirmer la présence de WIMPs.

Comment l'énergie sombre affecte-t-elle l'univers ?

L'énergie sombre est responsable de l'accélération de l'expansion de l'univers. Elle exerce une force répulsive, contrairement à la gravité qui attire la matière.