Depuis les années 1960, les astronomes ont émis l'hypothèse que toute la matière visible dans l'Univers (aka. Baryonique ou «matière lumineuse) ne constitue qu'une petite fraction de ce qui s'y trouve réellement. Pour que la théorie de la gravité prédominante et éprouvée par le temps fonctionne (telle que définie par la relativité générale), les scientifiques ont dû postuler qu'environ 85% de la masse de l'Univers est constituée de «matière noire».
Malgré de nombreuses décennies d'études, les scientifiques n'ont pas encore trouvé de preuve directe de la matière noire et la particule constituante et ses origines restent un mystère. Cependant, une équipe de physiciens de l'Université de York au Royaume-Uni a proposé une nouvelle particule candidate qui vient d'être découverte. Connue sous le nom d'hexaquark d-star, cette particule aurait pu former la «matière noire» dans l'Univers pendant le Big Bang.
L'équipe responsable était composée du Dr Mikhail Bashkanov et du professeur Daniel Watts du Département de physique de l'Université de York. Dans une étude récemment publiée dans le Journal of Physics G: Physique nucléaire et des particules, la paire a calculé les propriétés des hexaquarks d-star comme un nouveau candidat potentiel pour Dark Matter.
L'hexaquark est un exemple de condensat de Bose-Einstein, un «cinquième état de la matière» spécial qui se forme généralement lorsque de faibles densités de particules de boson sont refroidies pour se rapprocher du zéro absolu. Ils sont composés de six quarks, qui se combinent généralement en trois pour former des protons et des neutrons, pour créer une particule de boson. Cela signifie que la présence de plusieurs étoiles d peut conduire à des combinaisons qui produiront autre chose que des protons et des neutrons.
Pendant des années, l'existence d'hexaquarks d-star était purement théorique jusqu'à ce que des expériences menées en 2011 (et annoncées en 2014) indiquent la détection possible de la particule. La détection a eu lieu à un niveau d'énergie de 2380 MeV et n'a duré qu'une fraction de seconde (10?23 secondes). Le groupe de recherche de York suggère que ces conditions sont similaires à ce qu'auraient été les conditions peu de temps après le Big Bang.
A cette époque, ils s'aventurent, de nombreux hexaquarks d'étoiles d auraient pu se regrouper alors que l'Univers se refroidissait et se développait pour former le «cinquième état de la matière». Comme l'a déclaré le professeur Watts dans un récent communiqué de presse de l'Université de York:
«L'origine de la matière noire dans l'univers est l'une des plus grandes questions de la science et qui, jusqu'à présent, a laissé un blanc. Nos premiers calculs indiquent que les condensats d'étoiles d sont un nouveau candidat possible pour la matière noire et cette nouvelle possibilité semble mériter une enquête plus approfondie et plus détaillée. Le résultat est particulièrement excitant car il ne nécessite aucun concept nouveau en physique. »
Essentiellement, leurs résultats ont indiqué que pendant les premiers instants après le Big Bang, alors que le cosmos se refroidissait lentement, des hexaquarks d * (2830) stables auraient pu se former aux côtés de la matière baryonique. De plus, leurs résultats indiquent que le taux de production de cette particule aurait été suffisant pour représenter les 85% de la masse de l'Univers qui serait de la matière noire.
Les chercheurs envisagent désormais de collaborer avec des scientifiques allemands et américains pour tester leur théorie et rechercher des hexaquarks d-star dans le cosmos. Ils ont déjà en tête quelques signatures astronomiques possibles, qu'ils ont présentées dans leur récente étude. De plus, ils espèrent créer ces particules subatomiques dans un environnement de laboratoire pour voir si elles se comportent comme prévu. Tout cela fera l'objet de leurs prochaines études.
«La prochaine étape pour établir ce nouveau candidat à la matière noire consistera à mieux comprendre comment les étoiles d interagissent - quand s'attirent-elles et se repoussent-elles», a déclaré le Dr Bashkanov. "Nous menons de nouvelles mesures pour créer des étoiles-d à l'intérieur d'un noyau atomique et voir si leurs propriétés sont différentes de quand elles sont dans l'espace libre."
