Une mystérieuse détection d’antimatière à bord de l’ISS donne naissance à de nouvelles théories radicales
Des rapports non officiels faisant état de la chute de 10 noyaux d’antihélium sur la Station spatiale internationale ont incité les physiciens théoriciens à spéculer au-delà de nos modèles actuels à la recherche d’une explication.
Alors qu’une petite poignée de particules cosmiques peut sembler anodine, la signature de la pluie d’antihélium est suffisamment étrange pour que les chercheurs considèrent l’événement comme une tempête de pluie dans un désert.
Dans leur analyse récemment publiée, des scientifiques de l’Institut Perimeter pour la physique théorique au Canada et de l’université Johns Hopkins aux États-Unis plaident en faveur d’une physique en dehors du modèle standard actuellement accepté, allant même jusqu’à suggérer que la matière noire pourrait être impliquée.
Depuis 2011, le spectromètre magnétique Alpha (AMS-02) est installé à bord de la Station spatiale internationale, enregistrant discrètement plus de 200 milliards d’événements liés aux rayons cosmiques.
Si la plupart d’entre eux étaient des particules ordinaires lancées à grande vitesse à travers l’espace, des rapports non publiés suggèrent que dix d’entre eux étaient tout sauf typiques, consistant en des paires d’antiprotons collés à un ou deux antineutrons.
Chaque particule fondamentale de la matière « ordinaire », telle que les électrons, les neutrinos et les quarks, possède un homologue présentant les mêmes caractéristiques mais une charge opposée : une antiparticule.
En théorie, les antiparticules telles que les positrons, les antineutrinos et les antiquarks auraient dû sortir des fours du Big Bang en quantités plus ou moins égales à celles des électrons, des neutrinos et des quarks, s’annulant rapidement les unes les autres dans une bouffée de rayons gamma.
Le fait que l’Univers soit constitué de bien plus qu’une lueur de rayonnement électromagnétique en expansion suggère qu’il y a quelque chose que nous ne comprenons pas tout à fait au sujet de l’équilibre entre la matière et l’antimatière primordiales.
Tout comme il est possible d’extraire un fin brouillard d’antimatière grâce aux collisionneurs de particules ici sur Terre, la nature continue de rejeter des antiprotons et des antineutrons lors d’événements cataclysmiques à haute énergie. Une partie d’entre eux s’échappe même pour survivre à l’annihilation, entrant occasionnellement en collision avec des détecteurs sur Terre.
Les détections présumées d’AMS-02 concernaient des antiprotons et des antineutrons sous la forme de noyaux d’antihélium – une union rare qui aurait exigé que les antiparticules se déplacent lentement et soient très denses pour donner aux particules subatomiques une chance de se lier.
Curieusement, pour chaque noyau d’antihélium à deux antineutrons, un isotope appelé antihélium 4, il y en avait deux à un seul antineutron : l’antihélium 3. En se basant uniquement sur la physique établie, les chercheurs sont parvenus à un rapport isotopique mesuré de 10 000 pour un.
Ce qui a créé les deux types d’isotopes d’antimatière et les a envoyés dans notre direction n’était pas aussi discriminant dans la taille de l’antihélium que les processus connus, ce qui suggère que les conditions initiales exigeaient que les blocs de construction subatomiques soient incroyablement lents à se déplacer avant d’être éjectés.
L’une des possibilités pourrait être la désintégration d’une particule actuellement inconnue, qui pourrait même être considérée comme de la matière noire. Même si une telle particule existe, il reste à savoir comment elle a pu traverser le cosmos à une fraction de la vitesse de la lumière.
En travaillant à rebours, les chercheurs avancent l’hypothèse qu’une concentration de plasma incroyablement chaude et en expansion rapide, composée de particules connues, pourrait bien fournir à la fois le coup de fouet et le bon ratio de noyaux d’antihélium.
Bien que de telles “boules de feu” n’aient jamais été observées, elles pourraient se produire lors de collisions entre des masses de matière noire contenant des quantités suffisantes d’antiquarks.
Un deuxième scénario possible concerne ce que l’on appelle les « naines sombres ». Ces boules hypothétiques de photons sombres, d’électrons sombres et de neutrons sombres pourraient également s’entrechoquer pour créer des conditions susceptibles d’émettre de l’antihélium dans les proportions mesurées.
Aucun de ces deux modèles n’a été entièrement développé, car ils consistent en une dynamique complexe dont les détails potentiels font l’objet d’un grand nombre de discussions. Et il ne s’agit là que de la physique que nous connaissons – la matière noire elle-même n’a pas encore été confirmée en tant que phénomène matériel, et encore moins comprise.
Pourtant, même dans les mathématiques de modèles hautement spéculatifs comme celui-ci, il pourrait y avoir les germes d’une découverte qui transformerait d’autres mesures inattendues en boules de feu de la création générées par la collision des ténèbres.
Avec six années de fonctionnement supplémentaires, AMS-02 pourrait encore recueillir des données offrant une nouvelle perspective sur les origines de cette étrange pluie d’antihélium.
Ou encore, il pourrait confirmer que quelque chose d’inattendu dans les confins de l’espace fabrique des atomes d’antimatière, nous narguant depuis l’ombre.
Cette recherche a été publiée dans la revue Physical Review D.
Lire aussi : Des physiciens observent des particules qui passent de la matière à l’antimatière
Source : Sciencealert – Traduit par Anguille sous roche
