La matière noire n'a pas encore été détectée aujourd'hui parce qu'elle traverserait la matière ordinaire sans réagir avec elle ni par interaction forte ni par interaction électromagnétique. Il existe cependant des candidats de particules de matière noire qui pourraient interagir avec les noyaux par interaction faible.
La matière noire semble représenter une masse environ six fois supérieure à celle de la matière visible ; elle devrait constituer environ 27 % de l'Univers. Voilà qui donne à réfléchir : la matière que nous connaissons et qui constitue toutes les étoiles et les galaxies ne représente que 5 % du contenu de l'Univers.
L'astronome Fritz Zwicky est le premier à avoir envisagé la matière noire, et c'était d'ores et déjà, en 1933, une tentative pour comprendre les comportements inexplicables d'objets cosmiques.
La matière sombre (dark matter en anglais) est une mystérieuse composante matérielle probablement constituée de particules élémentaires mais en aucun cas de matière normale, c'est-à-dire de protons, neutrons et électrons, et que l'on suppose répartie dans tout l'univers observable.
La matière représente une quantité totale de 31 % de l'Univers. Le reste est constitué d'énergie noire. Une équipe d'astronomes et de physiciens est arrivée à cette conclusion, présentée dans la revue The Astrophysical Journal le 25 septembre 2020.
Produire de la matière noire
Le LHC est une infrastructure scientifique où ont lieu des collisions de protons de très hautes énergies. L'énergie atteinte lors de la collision permet de créer des particules de très grandes masses dont théoriquement des particules de matière noire.
L'univers est composé de milliards d'étoiles et d'autres objets célestes tels les planètes, les comètes, les astéroïdes, etc. Tous ces corps se structurent en galaxies, amas et superamas. Cependant, à grande échelle, la structure de l'univers est dite « lacunaire » car celui-ci est en majorité constitué de vide.
La production d'antimatière en pratique
Au CERN, les protons d'une énergie de 26 GeV (soit environ 30 fois leur masse au repos) entrent en collision avec des noyaux atomiques à l'intérieur d'un cylindre en métal appelé cible. Environ quatre paires de protons-antiprotons sont produites après un million de collisions.
La matière est partout présente autour de nous. Elle est constituée d'atomes, eux-mêmes construits à partir de « briques plus petites », appelées particules élémentaires. L'origine de la matière présente sur Terre et dans l'Univers est expliquée aujourd'hui par le modèle du Big Bang.
Selon la théorie de la relativité générale, un Univers en expansion doit avoir commencé par un Big Bang, ce qui implique la finitude du temps, apparu simultanément avec l'espace et l'énergie-matière. Cette façon de voir s'est modifiée au cours des dernières années.
Taille et Univers observable
À ce jour, aucune donnée scientifique ne permet de dire si l'Univers est fini ou infini. Certains théoriciens penchent pour un Univers infini, d'autres pour un Univers fini mais non borné. Un exemple d'Univers fini et non borné serait l'espace se refermant sur lui-même.
En date de 2019, les mesures suggèrent que les évènements initiaux remontent à entre 13,7 et 13,8 milliards d'années. En pratique, on divise l'évolution de l'Univers depuis cette date jusqu'à nos jours en plusieurs ères.
On peut citer deux sources d'antimatière au niveau de la Terre : la radioactivité naturelle et les rayons cosmiques.
Depuis plus de 50 ans, les laboratoires comme le CERN produisent régulièrement des antiparticules. En 1995, le CERN est devenu le premier laboratoire à créer des antiatomes de manière artificielle. Néanmoins, personne n'a jamais produit d'antimatière sans obtenir les particules de matière correspondantes.
1. L'antimatière. Coût : cent mille milliards de dollars le gramme.
Ainsi, l'Univers observable forme une sorte de sphère autour de nous, mais le bord de cette sphère ne marque pas la fin de l'Univers, il marque juste la zone qui n'est pas encore observable pour nous.
Il n'y a pas "d'extérieur" à l'Univers . L'Univers n'a donc pas de limite : tu peux partir en fusée aussi vite que tu veux (même plus vite que la lumière si tu veux) dans une direction quelconque pendant un temps très long, tu n'arriveras pas à sortir de l'Univers. Mais ça ne veut pas dire que l'espace soit infini."
Notre galaxie, la Voie lactée, appartient à un groupe de galaxies, comprenant une trentaine de galaxies, appelé Groupe local, lui-même inclus dans le superamas de la Vierge.
Si le prix exact de l'antimatière est inconnu, il coûterait environ 45 300 milliards d'euros pour en synthétiser un seul gramme. Ce prix est dû à la difficulté de la création de cette substance puisqu'elle ne peut être générée qu'avec un accélérateur de particules ou dans certains cas via la désintégration radioactive.
L'antimatière n'existe qu'en quantités infimes dans l'univers local, soit dans les rayons cosmiques, soit produite en laboratoire. Les travaux sur l'antimatière consistent en grande partie à expliquer la rareté de l'antimatière par rapport à la matière.
En 1951, dans son essai pour la fondation des recherches sur la gravité, Joaquin Luttinger considère la possibilité de l'existence de masse négative et comment cette dernière devrait se comporter sous la gravité et autres forces.
Les premiers organismes vivants seraient donc apparus sur Terre à peine quelques centaines de millions d'années après la formation de la planète. Les travaux scientifiques contemporains sur les origines de la vie adoptent des approches très diverses, qu'elles soient ancrées dans la biologie, la biochimie ou la chimie3.
Un article paru en janvier 2011 dans la revue Physical Review arrive à la conclusion que le temps va s'arrêter d'ici 5 milliards d'années. Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont étudié les implications de la théorie de l'inflation éternelle et l'existence de multivers associée à cette théorie.
Mystère infini… Finalement, pour répondre à cette épineuse question « qu'est-ce qui est plus grand que l'infini ? », je ne vois qu'une seule réponse : l'esprit humain.