Le neutralino: le candidat idéal
Préambule : d’où vient l’énigme de la matière noire ?
En 1933, le scientifique suisse Fritz Zwicky observe l’amas Coma, situé à 150 millions d’années-lumière de la Terre. Coma est un amas de galaxies,
comparables à notre Voie Lactée. la plupart des galaxies sont regroupées dans des amas, auxquels elles sont liées gravitationnellement : l'ensemble de l'amas attire et retient chacune des galaxies. L'observation approfondie des amas montre qu'ils contiennent aussi une grande quantité de gaz. Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour estimer la masse de ces amas, et toutes les mesures s'accordent pour indiquer qu'elle est plus grande que celle des galaxies et du gaz réunis. Il semble que ces objets contiennent une grande quantité de masse sous une autre forme, qu'on appelle matière noire. Cependant, après des mesures
spectroscopiques, Fritz Zwicky remarque que la masse de cet amas était 100 fois supérieure aux résultats prévus par la théorie. Par conséquent, l’énigme de la matière noire était née. Résoudre cette énigme permettrait de mieux
comprendre les phénomènes de gravitation, ce qui est un aspect majeur à la compréhension de notre Univers.
Le neutralino constitue l’un des principaux candidats à la matière noire. C’est une particule hypothétique neutre introduite par la supersymétrie.
Qu’est-ce les neutralinos ?
Neutrino : fermion, année 30, particule prévue dans les réactions. Les neutralinos, se sont des particules supersymétriques de bosons d’échanges neutres, typiquement le photon (photino) ou le graviton (gravitino).
Le neutralino est le candidat à la matière noire idéal, du fait de sa neutralité. De plus, pour éviter que la matière ne rayonne, elle doit être extrêmement massive, pour éviter qu’elle ne bouge de trop (d’après les lois de l’électromagnétisme, une particule chargée qui accélère émet un rayonnement, d’où F = M x A). De ce fait, plus une particule sera chargée, plus elle devra être massive pour éviter qu’elle ne soit vue par le rayonnement qu’elle émettra.
F.ZWICKY
1933: observe Coma
But: calculer la masse des galaxies de l'amas
Théorie: il prévoyait un résultat pour la masse
pratique: il obtient un résultat 100 fois supérieur
1) Observations fausses
2)théorie fausse
3)Autre matière inconnue: la matière noire
explications possibles:
Les caractéristiques:
Pour qu'une particules puissent être de la matière noire il faut:
1) qu'elle soit neutre : charge électrique neutre
2) qu'elle ne rayonne que très peu. Lorsqu'une particule bouge elle émet des rayonnement (lumière, électromagnétique, infrarouge, ultraviolets...), pour réduire ce rayonnement la particule doit être massive. Donc la matière noire doit être très massive.
3) qu'elle intéragisse que très faiblement avec la matière. C'est pour cela que des millions de neutralinos traversent la Terre chaque secondes.
Si le neutralino respect ces conditions on pourra dire que la matière noire est constituée de neutralino. Le neutralino est, en physique des particules, une combinaison de 3 superpartenaires, qui sont des fermions: le higgsino, le zino et le photino (respectivement partenaires du boson de Higgs, du boson Z, et du photon, qui sont des bosons)
La "zoologie" des particules: d'où viennent leur noms ?
Nous nous intéresserons ici aux noms des particules supersymétriques. Tout d'abord, la supersymétrie est une symétrie entre bosons et fermions. On distinguera notamment la nomenclature des partenaires supersymétriques de bosons et de fermions.
- Bosons/fermions, exemple avec le graviton.
Le graviton est un boson. Son superpartenaire est donc un fermion, qui se nommera gravitino. En fait, on ajoute le suffixe -ino au mot.
- Fermions/bosons, exemple de l'électron.
L'électron est un fermion. Son superpartenaire est don un boson, appelé sélectron, ou superélectron. Ici, on rajoute le préfixe -super au mot.