Matière Noire: Un réseau d’horloges atomiques ultra précis à sa recherche.


Matière noire: Les chercheurs associent un réseau mondial de chronomètres les plus précis jamais créés à la recherche de cet élément. La substance invisible en grande partie intangible qui, selon les chercheurs, représente les cinq sixièmes de la matière de l’univers.

Matière noire et Cosmologie

Les scientifiques ont en grande partie éliminé toutes les particules connues comme explications possibles de la matière noire. Une possibilité qui reste est que la matière noire soit constituée d’ un nouveau type de particule. Une autre est que la matière noire n’est pas faite de particules du tout, mais plutôt d’un champ qui envahit l’espace un peu comme le fait la gravité.

Des recherches antérieures avaient suggéré que si la matière noire était un champ, des structures pourraient en émerger. Des « défauts topologiques » en forme de points, de cordes ou de feuilles et pouvant atteindre la taille d’une planète. Ces structures pourraient s’être formées pendant le chaos qui a suivi le Big Bang et avoir essentiellement gelé sous des formes stables lorsque l’univers primitif s’est refroidi.

Les scientifiques testent actuellement l’existence de champs de matière noire en recherchant des perturbations dans certains des instruments scientifiques. Il s’agit des plus précis jamais construits: les horloges atomiques. Ces instruments mesurent le temps en surveillant le frémissement des atomes, un peu comme les horloges des grands-pères reposent sur des balanciers pendulaires. De nos jours, les horloges atomiques sont si précises qu’elles ne perdraient pas plus d’une seconde tous les 15 milliards d’années, plus longtemps que l’âge de 13,8 milliards d’années de l’univers.

C’est pourquoi, en interagissant avec un défaut topologique, les atomes d’une horloge atomique pourraient être temporairement agités plus rapidement ou plus lentement. En surveillant un réseau d’horloges atomiques synchronisées et suffisamment espacées pour qu’un défaut topologique affecte certaines horloges mais pas d’autres, les scientifiques ont pu détecter l’existence de ces structures fantomatiques et en mesurer certaines propriétés, telles que leur taille et leurs propriétés. la vitesse.

Matière Noire: Un réseau d'horloges atomiques ultra précis à sa recherche.

A quoi vont servir ces horloges atomiques?

Les chercheurs ont utilisé des horloges atomiques optiques. En effet, elles utilisent des rayons laser pour mesurer les mouvements d’atomes lorsqu’ils sont ralentis. Comment ? en les refroidissant à des températures proches du zéro absolu. Ils ont calculé que le passage par un défaut topologique pouvait augmenter ou diminuer la constante de structure fine. C’est elle qui décrit la force globale de la force électromagnétique. De tels changements modifieraient la façon dont les atomes répondent aux lasers et la vitesse à laquelle ces horloges se déclenchent.

L’explication possible de la matière noire est que ses effets sont causés par des champs dont l’intensité varie dans le temps.

Ce qui entraîne des fluctuations régulières de l’intensité du champ électromagnétique. Les horloges atomiques pourraient, en théorie, aider à détecter de tels « champs scalaires classiques oscillant de manière cohérente ».

Ils disposent de quatre horloges atomiques sur trois continents: au Colorado, en France, en Pologne et au Japon. Les chercheurs ont pu rechercher des variations subtiles de la constante de structure fine avec une sensibilité environ 100 fois supérieure à celle des expériences précédentes. Cependant, ils n’ont détecté aucun signal compatible avec la matière noire.

L’un des problèmes majeurs des horloges atomiques optiques est qu’elles ne peuvent fonctionner en continu que pendant une journée. En effet, Une des raisons est que les horloges atomiques doivent maintenir le fonctionnement synchrone de nombreux lasers pour fonctionner. De fait, qu’au fil du temps, au moins un de ces lasers ne soit plus synchronisé. Cependant, l’un des principaux avantages de son réseau est qu’il n’exige pas que toutes ses horloges fonctionnent en même temps.

Les scientifiques ont pour objectif de doubler le nombre d’horloges de leur réseau au cours des deux prochaines années. En effet, cela pourrait multiplier par 10 la sensibilité et la durée d’observation de leur réseau.

Les scientifiques ont détaillé leurs résultats en ligne aujourd’hui (7 décembre) dans la revue Science Advances.

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