La matière noire des profondeurs de l’univers – Technoguide

Les événements astrophysiques cataclysmiques tels que les fusions de trous noirs pourraient libérer de l’énergie sous des formes inattendues. Les champs de faible masse exotiques (ELF), par exemple, pourraient se propager dans l’espace et provoquer de faibles signaux détectables avec des réseaux de capteurs quantiques tels que les horloges atomiques du réseau GPS ou les magnétomètres du réseau GNOME. Ce sont les résultats de calculs théoriques entrepris par un groupe de recherche comprenant le Dr Arne Wickenbrock du Cluster of Excellence PRISMA + à l’Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) et le Helmholtz Institute Mainz (HIM). Ils sont particulièrement intéressants dans le cadre de la recherche de matière noire, les champs de faible masse étant considérés comme des candidats prometteurs pour cette forme de matière exotique.

De l’astronomie multi-messagers à la recherche de matière noire

L’astronomie multi-messagers implique l’observation coordonnée de signaux disparates qui proviennent du même événement astrophysique. Depuis la première détection d’ondes gravitationnelles avec l’interféromètre LIGO il y a plusieurs années, l’intérêt pour ce domaine s’est énormément développé et il a produit une énorme quantité de nouvelles informations provenant des profondeurs de l’univers. «Lorsque des ondes gravitationnelles sont générées quelque part dans l’espace et détectées sur Terre, de nombreux télescopes se concentrent désormais sur l’événement pour enregistrer divers signaux, tels que ceux sous forme de rayonnement électromagnétique, par exemple», explique Arne Wickenbrock. «Nous nous sommes demandé ce qui se passerait si une partie de l’énergie observée libérée par de tels événements était également rayonnée sous forme de champs exotiques de faible masse ou ELF. Serions-nous capables de les détecter avec nos réseaux existants de capteurs quantiques?

Les calculs des scientifiques ont confirmé que cela pouvait être le cas pour certains paramètres. «Nous avons également pensé que de tels champs, lorsqu’ils sont rayonnés, provoqueraient une signature fréquentielle caractéristique dans les réseaux», ajoute Arne Wickenbrock. “Le signal serait similaire au son d’une sirène passant, passant des hautes aux basses fréquences.” Les chercheurs ont en tête deux réseaux particuliers: le réseau GPS mondial d’horloges atomiques et le réseau GNOME, qui comprend une multitude de magnétomètres répartis dans le monde entier. Sur la base de la force attendue du signal, le système GPS devrait actuellement être suffisamment sensible pour détecter les ELF. Le groupe de travail du professeur Dmitry Budker de la JGU à HIM, avec d’autres équipes, met actuellement à niveau le réseau GNOME, et une fois terminé, cela devrait également être suffisamment sensible pour observer de tels événements.

Les ELF potentiels sont particulièrement importants dans la recherche de matière noire. Bien que nous sachions que cette étrange forme de matière doit exister, personne ne sait encore de quoi elle est faite. Les spécialistes envisagent et recherchent toute une gamme de particules possibles qui pourraient théoriquement être qualifiées de candidates. Parmi les candidats actuels les plus prometteurs, on trouve des particules bosoniques extrêmement légères, que l’on peut également voir sous la forme d’un champ classique oscillant à une fréquence particulière. «Ainsi, dans les profondeurs de l’univers, de la matière noire sous forme d’ELF peut être créée lors de la fusion de deux trous noirs», conclut Arne Wickenbrock. “Les réseaux de capteurs quantiques de précision, à leur tour, pourraient fonctionner comme des télescopes ELF, ajoutant un autre élément important à la boîte à outils de l’astronomie multi-messagers.”

Source de l’histoire:

Matériel fourni par Johannes Gutenberg Universitaet Mainz. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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