Il y a quelques années, la charge utile pour l'exploration de la matière antimatière et l'astrophysique des noyaux légers, PAMELA, nous a renvoyé des informations curieuses… une surcharge d'antimatière dans la Voie lactée. Pourquoi ce membre du spectre des rayons cosmiques a-t-il des implications intéressantes pour la communauté scientifique? Cela pourrait signifier la preuve nécessaire pour confirmer l'existence de la matière noire.
En utilisant le télescope de grande surface Fermi, des chercheurs du Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC) de Stanford University ont pu vérifier les résultats des découvertes de PAMELA. De plus, en étant à l'extrémité haute énergie du spectre, ces abondances semblent vérifier la pensée actuelle sur le comportement de la matière noire et comment elle pourrait produire des positrons.
«Il existe différentes théories, mais l'idée de base est que si une particule de matière noire rencontrait son anti-particule, les deux seraient annihilées. Et ce processus d'annihilation générerait de nouvelles particules, y compris des positrons. » dit Stephan Funk, professeur adjoint à Stanford et membre de KIPAC. «Lorsque l'expérience PAMELA a examiné le spectre des positons, ce qui signifie échantillonner des positrons à travers une gamme de niveaux d'énergie, elle a trouvé plus que ce qui serait attendu de processus d'astrophysique déjà compris. La raison pour laquelle PAMELA a généré une telle excitation est qu'il est au moins possible que les excès de positons proviennent de l'anéantissement des particules de matière noire. "
Mais il y a eu un problème dans ce qui aurait pu être une solution fluide. La pensée actuelle fait chuter le signal positron lorsqu'il atteint un niveau spécifique - une découverte qui n'a pas été vérifiée et a conduit les chercheurs à penser que les résultats n'étaient pas concluants. Mais la recherche ne s'est pas arrêtée là. L'équipe composée de Funk, Justin Vandenbroucke, postdoctorant et boursier Kavli et étudiant diplômé soutenu par avli, Warit Mitthumsiri, a trouvé des solutions créatives. Alors que le télescope spatial Fermi à rayons gamma ne peut pas faire la distinction entre les électrons chargés négativement et les positons chargés positivement sans aimant - le groupe a trouvé leurs besoins à quelques centaines de kilomètres de là.
Le propre champ magnétique de la Terre…
C'est vrai. Notre propre planète est capable de plier les trajectoires de ces particules hautement chargées. Il était maintenant temps pour l'équipe de recherche de commencer une étude sur les cartes géophysiques et de comprendre précisément comment la Terre tamisait les particules précédemment détectées. C'était une nouvelle façon de filtrer les résultats, mais cela pouvait-il fonctionner?
«Ce qui m'a le plus amusé dans cette analyse, c'est son caractère interdisciplinaire. Nous n'aurions absolument pas pu faire la mesure sans cette carte détaillée du champ magnétique terrestre, fournie par une équipe internationale de géophysiciens. Donc, pour faire cette mesure, nous devions comprendre le champ magnétique de la Terre, ce qui signifiait examiner les travaux publiés pour des raisons entièrement différentes par des scientifiques dans une autre discipline. » dit Vandenbroucke. «Le grand point à retenir ici est la valeur qu'il y a à mesurer et à comprendre le monde qui nous entoure de autant de façons que possible. Une fois que vous avez ces connaissances scientifiques de base, il est souvent surprenant de voir comment ces connaissances peuvent être utiles. "
Curieusement, ils ont quand même trouvé plus que la quantité attendue de positons d'antimatière, comme indiqué précédemment dans La nature. Mais encore une fois, les résultats n'ont pas montré le déclin théorique auquel il fallait s'attendre si la matière noire était impliquée. Malgré ces résultats peu concluants, c'est toujours une façon unique de regarder les études difficiles et de tirer le meilleur parti de ce qui est à portée de main.
«Je trouve fascinant d'essayer de tirer le meilleur parti d'un instrument astrophysique et je pense que nous l'avons fait avec cette mesure. C'était très satisfaisant que notre approche, aussi novatrice soit-elle, semblait si bien fonctionner. De plus, vous devez vraiment aller là où la science vous mène. » dit Funk. «Notre motivation était de confirmer les résultats de PAMELA car ils sont tellement excitants et inattendus. Et pour ce qui est de comprendre ce que l'Univers essaie réellement de nous dire ici, je pense qu'il était important que les résultats de PAMELA soient confirmés par un instrument et une technique complètement différents. »
Source de l'histoire originale: Communiqué de presse de la Fondation Kavli. Pour en savoir plus: Mesure des spectres séparés des électrons des rayons cosmiques et des positons avec le télescope de grande surface Fermi.
