Le terme “mati\u00e8re noire” a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour la premi\u00e8re fois il y a cent ans dimanche. Le physicien et philosophe Jaco de Swart a obtenu son doctorat sur l’histoire du plus grand myst\u00e8re de l’astronomie moderne. “Il y a beaucoup en jeu.”\n <\/p>\n \n La premi\u00e8re illustration de la th\u00e8se de Jaco de Swart (33 ans) sur l’histoire de la mati\u00e8re noire est la photo d’une p\u00e9dale de distorsion pour guitare \u00e9lectrique, du nom de type Dark Matter. En plus d’\u00eatre physicien et philosophe (et gardien de poulet et ramasseur de plastique), De Swart est aussi avant tout un bassiste. Apr\u00e8s l’interview, il doit se rendre directement \u00e0 Utrecht pour s’entra\u00eener avec son groupe X Raiders, une fois vu \u00e0 Le monde continue<\/i>, \u00e0 Paaspop et au Zwarte Cross Festival. Presque chaque semaine, les cinq amis d’enfance se produisent quelque part. Une musique hard rock qui joue avec les styles et les genres, et o\u00f9 tout est toujours l\u00e9g\u00e8rement diff\u00e9rent de ce \u00e0 quoi vous vous attendez.\n <\/p>\n \n De Swart (grand, cheveux boucl\u00e9s, ongles peints en rouge sur la main gauche, sweat-shirt avec les textes Mortal Coil et Reaping Death sur les manches) est un scientifique \u00e0 temps partiel ; Il consacre au moins 20% de son temps et de son \u00e9nergie \u00e0 la musique et cela devrait rester ainsi \u00e0 l’avenir. Il ne voit pas non plus une si grande diff\u00e9rence : dans les deux cas, il s’agit de cr\u00e9ativit\u00e9, d’emprunter des chemins inexplor\u00e9s, de ne jamais rien prendre pour acquis et de se laisser aller.\n <\/p>\n \n Et non, De Swart, qui partira l’\u00e9t\u00e9 prochain pour le c\u00e9l\u00e8bre Massachusetts Institute of Technology, n’a aucune ambition de r\u00e9soudre le myst\u00e8re de la mati\u00e8re noire de ses propres mains – d’autres peuvent le faire.\n <\/p>\n \n C’est une \u00e9nigme qui intrigue les astronomes depuis des d\u00e9cennies. En r\u00e9sum\u00e9 : il doit y avoir beaucoup plus de mati\u00e8re dans l’univers que ce que l’on peut voir avec les t\u00e9lescopes. Presque six fois plus, pour \u00eatre exact. Cela ressort, entre autres, des mesures de vitesse dans l’univers. Les r\u00e9gions ext\u00e9rieures des galaxies telles que notre propre Voie lact\u00e9e, par exemple, tournent beaucoup plus vite que vous ne le pensez. Cela ne peut s’expliquer que si ces galaxies sont beaucoup plus lourdes qu’elles n’en ont l’air : sans la gravit\u00e9 d’\u00e9normes quantit\u00e9s de mati\u00e8re noire, les \u00e9toiles seraient projet\u00e9es dans l’espace \u00e0 grande vitesse.\n <\/p>\n \n Quelque chose de similaire s’applique aux taux de mouvement des galaxies dans les amas – des essaims colossaux de centaines de ces galaxies. Ces vitesses sont \u00e9galement beaucoup trop \u00e9lev\u00e9es et indiquent la pr\u00e9sence de choses invisibles. Et il existe de nombreux autres indices sur l’existence de la mati\u00e8re noire.\n <\/p>\n \n Personne ne sait en quoi consiste cette mati\u00e8re noire. Tout indique qu’il doit s’agir de particules \u00e9l\u00e9mentaires inconnues, mais elles n’ont jamais \u00e9t\u00e9 trouv\u00e9es, et la question est de savoir si cela fonctionnera un jour. De Swart n’aime pas vraiment \u00e7a; il s’int\u00e9resse surtout \u00e0 l’histoire du myst\u00e8re. “Pour moi, c’est seulement plus amusant et int\u00e9ressant s’il n’y a pas encore de solution.”\n <\/p>\n Comment en arrive-t-on \u00e0 \u00e9tudier la physique et la philosophie en m\u00eame temps ? \n De Swart : \u00ab J’ai commenc\u00e9 par la physique \u2013 la \u00ab vraie \u00bb science, pensais-je. Mais l\u00e0, j’ai vite rat\u00e9 une perspective plus large. J’ai aussi fait quelques beaux cours \u00e0 c\u00f4t\u00e9 et j’ai \u00e9t\u00e9 captiv\u00e9 par la philosophie. La physique est tr\u00e8s factuelle et traite du monde ext\u00e9rieur ; la philosophie est plus r\u00e9fl\u00e9chie et beaucoup plus sur vous-m\u00eame. Comment fonctionne la connaissance\u00a0; que signifie r\u00e9ellement le terme “preuve” ? Dans les deux mondes, j’\u00e9tais un peu bizarre, posant toujours des questions diff\u00e9rentes des autres. La mati\u00e8re noire est un lien int\u00e9ressant : comment est-il possible que quelque chose dont on sait encore si peu de choses puisse jouer un r\u00f4le aussi important et central dans la science ? Le titre de ma th\u00e8se n’y est pas pour rien Comment la mati\u00e8re noire est venue \u00e0 la mati\u00e8re.<\/i>\u2020\n <\/p>\n Quel \u00e2ge a l’\u00e9nigme ? \n “Le terme ‘mati\u00e8re noire’ a \u00e9t\u00e9 introduit pour la premi\u00e8re fois il y a cent ans, en 1922, par l’astronome de Groningue Jacobus Kapteyn, dans le num\u00e9ro de mai de Le Journal Astrophysique<\/i>\u2020 Mais Kapteyn n’a pas du tout utilis\u00e9 cette description dans le contexte contemporain – tout comme quelqu’un a d\u00fb mentionner une barre brune bien avant que le terme ne prenne son sens actuel. Onze ans plus tard, l’astronome am\u00e9ricano-suisse Fritz Zwicky, parfois appel\u00e9 le “p\u00e8re de la mati\u00e8re noire”, a fait de m\u00eame.\n <\/p>\n \n “Kapteyn n’avait aucune id\u00e9e que l’Univers \u00e9tait plus grand que notre propre galaxie de la Voie lact\u00e9e. Il a montr\u00e9 que l’on peut en principe traquer la mati\u00e8re invisible \u2013 et calculer sa masse \u2013 en mesurant la vitesse des \u00e9toiles. Zwicky a effectu\u00e9 de telles mesures pour des galaxies individuelles dans un amas distant de plusieurs centaines de millions d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re. Mais \u00e0 son \u00e9poque, il y avait encore beaucoup d’incertitude sur l’univers en expansion et les observations \u00e9taient rares. Zwicky a signal\u00e9 que quelque chose se passait, mais il n’a pas non plus vraiment mis le myst\u00e8re de la mati\u00e8re noire sur la carte.”\n <\/p>\n Quand la mati\u00e8re noire a-t-elle vraiment \u00e9t\u00e9 consid\u00e9r\u00e9e comme un probl\u00e8me s\u00e9rieux ? \n \u00ab Tout a commenc\u00e9 avec les travaux de l’astronome am\u00e9ricaine Vera Rubin. Rubin et son coll\u00e8gue Kent Ford ont montr\u00e9 \u00e0 la fin des ann\u00e9es 1960 que les r\u00e9gions ext\u00e9rieures des galaxies tournent beaucoup plus vite que pr\u00e9vu. Les radioastronomes ont fait des mesures similaires. Le terme \u00ab mati\u00e8re noire \u00bb n’appara\u00eet m\u00eame pas dans les premi\u00e8res publications de Rubin et Ford. Ce n’est qu’au milieu des ann\u00e9es 1970 que tout le monde est devenu convaincu de l’existence de vastes quantit\u00e9s de mati\u00e8re noire myst\u00e9rieuse.\n <\/p>\n \n “Cela \u00e9tait d\u00fb \u00e0 l’essor de la cosmologie – l’\u00e9tude de l’univers dans son ensemble. Gr\u00e2ce \u00e0 toutes sortes de nouvelles technologies, souvent d\u00e9riv\u00e9es indirectement de la guerre froide, il a \u00e9t\u00e9 possible de d\u00e9crire la structure et l’\u00e9volution de l’univers entier de mani\u00e8re physique. Une nouvelle g\u00e9n\u00e9ration de jeunes cosmologistes a voulu r\u00e9pondre \u00e0 la question de savoir quelle masse contient l’univers dans son ensemble, car elle fixe l’avenir\u00a0: l’espace s’\u00e9tend-il toujours apr\u00e8s le Big\u00a0Bang, ou la gravit\u00e9 cesse-t-elle de s’\u00e9tendre\u00a0?\n <\/p>\n \n \u00ab Cette derni\u00e8re option \u00e9tait populaire, mais le cosmos devait alors contenir beaucoup de mati\u00e8re invisible. Et puis, soudain, il y a eu trois \u00ab\u00a0probl\u00e8mes\u00a0\u00bb qui pouvaient \u00eatre r\u00e9solus avec une id\u00e9e globale\u00a0: les mouvements des galaxies dans les amas, la rotation rapide des galaxies et la \u00ab\u00a0mati\u00e8re manquante\u00a0\u00bb des cosmologistes. Cette id\u00e9e \u00e9tait le concept actuel de mati\u00e8re noire, que nous devons en grande partie aux travaux de Jim Peebles, qui a re\u00e7u le prix Nobel de physique pour cela en 2019. \u00bb\n <\/p>\n Et puis les physiciens des particules se sont soudainement tourn\u00e9s vers l’\u00e9nigme. \n “Oui, \u00e0 peu pr\u00e8s \u00e0 la m\u00eame \u00e9poque, il y avait une symbiose entre la cosmologie et la physique des particules – quiconque \u00e9tudie le Big Bang a besoin des deux domaines. Je suis convaincu que le probl\u00e8me de la mati\u00e8re noire a jou\u00e9 un r\u00f4le important dans cette synth\u00e8se. Peebles a montr\u00e9 que la mati\u00e8re myst\u00e9rieuse doit \u00eatre constitu\u00e9e de particules \u00e9l\u00e9mentaires inconnues et que cela explique \u00e9galement l’origine de la structure \u00e0 grande \u00e9chelle de l’univers, avec ses amas et superamas de galaxies.\n <\/p>\n \n \u00ab Dans les ann\u00e9es 1970, la physique des particules a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 une grande r\u00e9ussite. Les physiciens avaient d\u00e9velopp\u00e9 le mod\u00e8le standard, qui d\u00e9crit toutes les particules et forces connues. De puissants acc\u00e9l\u00e9rateurs de particules ont \u00e9t\u00e9 construits au Cern en Am\u00e9rique et en Europe. Les nouvelles d\u00e9couvertes se succ\u00e8dent \u00e0 un rythme effr\u00e9n\u00e9. Il y avait un fort sentiment de “nous comprenons comment cela fonctionne, nous trouverons cette particule de mati\u00e8re noire”. Mais oui, nous sommes maintenant plus de quarante ans plus tard et l’\u00e9nigme n’est toujours pas r\u00e9solue.\n <\/p>\n \n \u00ab Il n’est donc pas surprenant qu’il y ait eu r\u00e9cemment un regain d’int\u00e9r\u00eat pour les th\u00e9ories alternatives de la gravit\u00e9, comme celle de mon co-directeur Erik Verlinde. Selon lui, la mati\u00e8re noire n’existe pas du tout, mais nous devons comprendre la gravit\u00e9 et les lois fondamentales de la nature d’une toute nouvelle mani\u00e8re. Beaucoup est en jeu; fascinant.\n <\/p>\n \n \u00ab Mes propres recherches sur l’histoire de la mati\u00e8re noire montrent en tout cas que la science n’est en aucun cas un processus lin\u00e9aire et qu’il faut \u00eatre prudent avec le terme \u00ab preuve concluante \u00bb. De plus, la mati\u00e8re noire est un probl\u00e8me diff\u00e9rent pour chacun. Pour les physiciens des particules, il s’agit d’une nouvelle physique au-del\u00e0 du mod\u00e8le standard, pour les astronomes, il s’agit d’expliquer les propri\u00e9t\u00e9s de l’univers et pour des gens comme Verlinde, il s’agit de notre compr\u00e9hension de la gravit\u00e9.\n <\/p>\n Le terme \u00ab mati\u00e8re noire \u00bb a maintenant cent ans. Verrons-nous un jour la solution du myst\u00e8re ? \n \u00ab Pour de nombreux scientifiques, la qu\u00eate commence \u00e0 devenir frustrante. Je travaille sur une \u00e9tude anthropologique de l’exp\u00e9rience souterraine Xenon en Italie, qui a \u00e9t\u00e9 une longue recherche de mati\u00e8re noire – sans succ\u00e8s jusqu’\u00e0 pr\u00e9sent. D’un c\u00f4t\u00e9, il y a le romantisme de la recherche de quelque chose de fondamental ; de l’autre, la banalit\u00e9 du travail quotidien, dans lequel une arm\u00e9e d’\u00e9tudiants s’affaire \u00e0 nettoyer litt\u00e9ralement chaque vis \u00e0 la perfection, afin de rendre l’exp\u00e9rience la plus sensible possible. Il y a quelque chose de tragique dans cette combinaison.\n <\/p>\n \n “D’autre part, les ondes gravitationnelles – des ondulations minuscules dans l’espace-temps – ont \u00e9galement \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9es pour la premi\u00e8re fois un si\u00e8cle apr\u00e8s avoir \u00e9t\u00e9 pr\u00e9dites par Albert Einstein. Et les biologistes ont \u00e9galement recherch\u00e9 une sorte de bloc de construction g\u00e9n\u00e9tique de la vie bien avant la d\u00e9couverte de l’ADN.\n <\/p>\n \n \u00ab Je pense que nous devrions r\u00e9fl\u00e9chir au r\u00f4le de la science dans l’organisation de notre soci\u00e9t\u00e9. Nous sommes en pleine crise \u00e9cologique ; la terre est en feu. Mais les physiciens savent tr\u00e8s bien ignorer le reste du monde. Ils r\u00eavent d\u00e9j\u00e0 d’un acc\u00e9l\u00e9rateur de particules encore plus grand et plus cher comme nouvelle arme dans leur croisade pour comprendre la nature. Tout cela en vaut-il vraiment la peine ? Quand est-ce suffisant ? Je pense que c’est un champ de tension dans lequel la physique n’a pas encore trouv\u00e9 de chemin.\n <\/p>\n\n
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