Le modèle standard de la physique des particules est le meilleur reflet de notre compréhension actuelle du fonctionnement de l'univers et de son fonctionnement. Cependant, ce modèle ne concerne que 5% de ce qui nous entoure, le reste est constitué de ce que l'on appelle la matière noire et l'énergie noire dont les scientifiques n'ont pris conscience qu'à partir de données indirectes, d'interactions gravitationnelles avec des objets constitués de matière ordinaire. …
Et récemment, l'un des physiciens de l'Université d'Oxford a proposé une nouvelle théorie selon laquelle la matière noire et l'énergie noire sont des manifestations du même facteur - le soi-disant «liquide noir», qui a une masse négative, qui remplit l'univers entier.
L'énergie noire et la matière noire sont des concepts adoptés pour boucher les «trous» entre la partie théorique (le modèle standard) et les résultats des observations réelles. Par exemple, le mouvement et la distribution des galaxies dans l'univers observés par les astronomes sont impossibles si seule la masse de matière visible est prise en compte. Et depuis les années 1930, l'existence d'une masse supplémentaire invisible a été comparée à l'existence d'une matière noire invisible.
L'énergie noire est un concept plus frais que la matière noire. En observant l'accélération de l'expansion de l'univers, qui a été découverte en 1998, les scientifiques ont avancé l'hypothèse qu'il y a un facteur qui en est responsable. Et ce facteur s'appelle l'énergie noire.
Or, les concepts de matière noire et d'énergie noire, combinés à la théorie du modèle standard, sont à la base de la principale théorie cosmologique actuelle associée au Big Bang et appelée Lambda-CDM. Le terme «Lambda» dans le titre désigne l'énergie noire comme une sorte de constante physique, et l'abréviation «CDM» signifie matière noire froide. La faible "température" de la matière noire est indiquée par le fait qu'elle se déplace extrêmement lentement et n'interagit pas du tout avec la matière ordinaire.
Jusqu'à récemment, la matière noire et l'énergie noire étaient considérées comme des phénomènes séparés. Mais certains scientifiques se demandent depuis longtemps si ce ne sont pas des manifestations différentes du même facteur? La dernière question est l'idée clé derrière une nouvelle théorie basée sur le modèle Lambda-CDM et proposée par Jamie Farnes, astrophysicien à l'Université d'Oxford.
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Selon la nouvelle théorie de Farnes, 95% du volume de l'Univers est rempli d'une sorte de "liquide noir", et la matière noire et l'énergie noire n'en sont que des manifestations différentes au niveau physique. Et cette théorie, en passant, décrit très bien certaines des caractéristiques des «facteurs sombres» qui auparavant ne pouvaient être décrites par rien d'autre.
Le "liquide noir" remplissant l'Univers doit avoir une masse négative. Cela ressemble à quelque chose de la science-fiction, cependant, même du point de vue de la physique newtonienne, c'est possible, jusqu'à présent seulement de manière hypothétique. Les objets à masse négative doivent avoir des propriétés totalement uniques et exotiques. De tels objets doivent créer des forces gravitationnelles négatives en repoussant plutôt qu'en attirant d'autres objets.
Si nous supposons que l'espace est rempli de «liquide noir» de masse négative, alors sa gravité négative créerait des effets qui correspondent pleinement aux phénomènes observés, pour lesquels le concept d'énergie noire a été proposé d'expliquer. Et ce qui retient les galaxies n'est pas la gravité positive des amas de matière noire, mais la gravité négative du "fluide noir" qui les entoure. En d'autres termes, les galaxies sont une sorte de "bulles" de matière ordinaire flottant dans l'océan cosmique de "liquide noir".
L'une des principales questions de la nouvelle théorie est la question de la masse négative, pour laquelle il n'y a toujours pas de confirmation de son existence. Cependant, dans sa théorie, Farnes souligne que toutes les autres forces physiques ont également des valeurs négatives, alors pourquoi la masse et la gravité ne peuvent-elles pas être positives et négatives? Il convient de noter que les résultats de certaines études récentes plaident en faveur de la nouvelle théorie, au cours de laquelle les scientifiques ont réussi à obtenir des liquides et des particules présentant des propriétés en raison de la présence d'une masse négative en eux.
Le deuxième point controversé de la nouvelle théorie est qu'au fur et à mesure que l'Univers se développe, la densité du "liquide noir" devrait tellement diminuer que les effets de sa masse négative devraient cesser d'avoir un effet tangible sur tout ce qui l'entoure. Farnes a expliqué cela par la présence d'un certain «tenseur de création» dans ses équations, selon lequel de la nouvelle matière à masse négative est constamment créée dans l'Univers, ce qui permet de maintenir la densité du «liquide noir» à un niveau relativement constant tout le temps.
Si la théorie de Farnes est correcte, alors toutes les tentatives de recherche de particules de matière noire sont vouées à l'échec par avance, ce qui est parfaitement cohérent avec les résultats des expériences menées dans ce sens. Bien sûr, il y a de très bonnes chances que la théorie de Farnes soit loin de la réalité. Quoi qu'il en soit, Farnes et ses collègues prévoient déjà d'utiliser le télescope Square Kilometer Array (SKA) pour faire des observations et rechercher des effets qui pourraient servir de confirmation de la théorie du «liquide sombre», y compris la recherche de signes de l'existence d'objets à masse négative dans l'univers.