Une civilisation invisible peut exister juste sous votre nez. Bien que nous sachions que la matière ordinaire n'est responsable que de 1/20 de l'énergie de l'Univers et de 1/6 de l'énergie transportée par la matière (et tout le reste va aux dépens de l'énergie noire), nous considérons la matière ordinaire comme un composant très important. À l'exception des cosmologistes, presque toutes les personnes se concentrent sur la matière ordinaire, bien que d'un point de vue énergétique, ce ne soit pas si important.
La matière ordinaire nous est bien sûr plus chère, car nous en sommes faits - comme tout le monde tangible dans lequel nous vivons. Mais nous nous intéressons également à elle en raison de la riche variété de ses interactions. Les interactions de la matière ordinaire sont électromagnétiques, faibles et fortes - elles aident la matière à former des systèmes denses complexes. Non seulement les étoiles, mais aussi les pierres, les océans, les plantes et les animaux existent grâce aux forces non gravitationnelles de la nature responsables des interactions. Tout comme le fêtard est plus influencé par l'alcool que les autres composants de la bière, la matière ordinaire, bien qu'elle porte une petite partie de la densité énergétique, affecte elle-même et l'environnement beaucoup plus sensiblement que quelque chose qui passe simplement.
La matière visible qui nous est familière peut être considérée comme un pourcentage privilégié - plus précisément 15% - de matière. Dans les affaires et la politique, 1% des gens influencent les décisions et les règles, et les 99% restants de la population fournissent des infrastructures et un soutien - entretiennent les bâtiments, font fonctionner les villes et fournissent de la nourriture. De même, la matière ordinaire affecte presque tout ce que nous observons, et la matière noire, dans son abondance et son ubiquité, aide à créer des amas et des galaxies, assure la formation d'étoiles, mais a peu d'effet sur notre environnement immédiat.
Les structures proches de nous sont régies par la matière ordinaire. Il est responsable du mouvement de notre corps, des sources d'énergie qui alimentent notre économie, de l'écran d'ordinateur ou du papier sur lequel vous lisez ceci, et de presque tout ce que vous pouvez imaginer. Si quelque chose interagit de manière à pouvoir être mesuré, il mérite l'attention car il peut influencer notre environnement.
Habituellement, la matière noire n'a pas cette influence et cette structure intéressantes. On suppose que la matière noire est la colle qui retient les galaxies et leurs amas dans des nuages amorphes. Mais que se passe-t-il si ce n'est pas le cas et que ce n'est que notre parti pris - et notre ignorance, la racine du parti pris - qui cause nos idées fausses?
Dans le modèle standard, il existe six types de quarks, trois types de leptons chargés (y compris un électron), trois types de neutrinos, des particules responsables de toutes les forces et le nouveau boson de Higgs. Et si le monde de la matière noire, peut-être pas tellement, mais aussi diversifié? Dans ce cas, les interactions de la matière noire seront négligeables, mais une petite partie de celle-ci interagira avec des forces qui ressemblent aux forces de la matière ordinaire. La structure riche et complexe des particules et des forces du modèle standard est responsable de nombreux phénomènes intéressants. Si la matière noire a une composante en interaction, elle peut également être influente.
Si nous étions des créatures constituées de matière noire, il serait faux de croire que toutes les particules de matière ordinaire sont les mêmes. Peut-être que les gens faits de matière ordinaire font la même erreur. Compte tenu de la complexité de la physique des particules SM, qui décrit les composants les plus simples de la matière que nous connaissons, il semble étrange de supposer que toute matière noire se compose d'un seul type de particules. Pourquoi ne pas supposer qu'une partie de celui-ci est sujette à ses propres interactions?
Dans ce cas, tout comme la matière ordinaire se compose de différents types de particules, et toutes ces parties constitutives fondamentales interagissent à travers différentes combinaisons de charges, la matière noire aura également différentes parties constitutives - et au moins un type de ces particules participera à des interactions non gravitationnelles. … Les neutrinos SM ne sont pas affectés par la force électrique ou les interactions fortes, contrairement aux six types de quarks.
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De même, il est possible qu'un type de particules de matière noire n'interagisse faiblement ou n'interagisse avec rien sauf par gravité, mais environ 5% des particules subissent d'autres interactions. Sur la base de l'étude de la matière ordinaire, nous pouvons dire que cette option est plus probable que l'hypothèse habituelle concernant la présence d'une particule faiblement interagissante.
C'est une erreur pour les relations publiques étrangères d'essayer de regrouper la culture d'un autre pays et d'ignorer le fait qu'il peut y avoir une diversité qui est évidente pour leur propre pays. Tout comme un bon négociateur ne suppose pas la prédominance d'un secteur de la société sur un autre lorsqu'il essaie de comparer différentes cultures, un scientifique impartial ne devrait pas supposer que la matière noire n'est pas aussi intéressante que la matière ordinaire, et qu'il lui manque une variété de matière, semblable à cela. ce qui est dans le nôtre.
L'écrivain scientifique populaire Corey S. Powell, rapportant nos recherches dans le magazine Discover, a commencé son article en disant qu'il était un "chauvin de la matière légère" - et que nous le sommes tous aussi. Il voulait dire que nous pensons que la question que nous connaissons est plus importante, et donc plus complexe et intéressante. Des vues très similaires ont été renversées par la révolution copernicienne. Mais la plupart des gens insistent sur le fait que leur point de vue et leur croyance en notre importance correspondent au monde réel.
De nombreux composants de la matière ordinaire interagissent de différentes manières et affectent le monde de différentes manières. Alors peut-être que la matière noire a différentes particules avec des comportements différents qui affectent la structure de l'univers de manière mesurable.
Lorsque j'ai commencé à étudier la matière noire en interaction partielle, j'ai été surpris que presque personne ne pense au fait que l'hypothèse que seule la matière ordinaire présente une variété de types de particules et d'interactions est une illusion arrogante. Certains physiciens ont essayé d'analyser des modèles tels que la "matière noire miroir", dans laquelle la matière noire répète tout ce qui est typique de l'ordinaire. Mais de tels exemples sont exotiques. Leurs conséquences sont difficiles à combiner avec ce que nous savons.
Plusieurs physiciens ont étudié plus de modèles de communication de l'interaction de la matière noire. Mais ils ont également supposé que toute la matière noire est la même et subit les mêmes interactions. Personne n'a admis la simple possibilité que, bien que la majeure partie de la matière noire n'interagisse pas avec la matière ordinaire, une petite fraction de celle-ci puisse le faire.
L'une des raisons à cela est compréhensible. La plupart des gens pensent qu'un nouveau type de matière noire n'affectera pas la plupart des phénomènes observés s'il ne s'agit que d'une petite fraction de matière noire. Nous n'avons même pas encore pu observer la composante la plus importante de la matière noire et il semble prématuré de traiter sa petite composante.
Mais si nous nous souvenons que la matière ordinaire ne transporte que 20% de l'énergie de l'obscurité, alors que la plupart d'entre nous ne la remarquons que, nous pouvons comprendre où cette logique est fausse. La matière interagissant par le biais de forces non gravitationnelles plus puissantes peut être plus intéressante et plus influente que la plupart des matières en interaction faible.
Cela est vrai avec la matière ordinaire. Il est trop puissant, malgré son petit nombre, car il se réduit en disques denses à partir desquels des étoiles, des planètes, la Terre et la vie peuvent se former. Le composant chargé de la matière noire - bien qu'il n'y en ait pas beaucoup - peut également rétrécir et former des disques, tels que le disque visible dans la Voie lactée. Il peut même se condenser en objets qui ressemblent à des étoiles. En principe, une telle structure peut être observée et, peut-être, c'est encore plus facile à faire que de la matière noire froide ordinaire dispersée dans un énorme halo sphérique.
En pensant de cette façon, le nombre de possibilités augmente rapidement. Après tout, l'électromagnétisme n'est qu'une des nombreuses interactions non gravitationnelles subies par les particules dans le modèle standard. En plus de la force qui lie les électrons aux noyaux, les particules SM subissent des interactions nucléaires faibles et fortes. Dans le monde de la matière ordinaire, d'autres interactions peuvent également exister, mais elles sont si faibles aux énergies dont nous disposons que personne ne les a encore observées. Mais même la présence de trois interactions non gravitationnelles suggère que des interactions non gravitationnelles peuvent également être présentes dans le secteur sombre en plus de l'électromagnétisme sombre.
Peut-être qu'en plus des forces similaires aux forces électromagnétiques, la matière noire est également influencée par les forces nucléaires. Il est possible que des étoiles sombres puissent se former à partir de matière noire, dans laquelle des réactions nucléaires se produisent, en raison desquelles se forment des structures qui se comportent d'une manière plus similaire à la matière ordinaire que la matière noire que j'ai décrite jusqu'à présent. Dans ce cas, le disque sombre peut contenir des étoiles sombres, entourées de planètes sombres constituées d'atomes sombres. La matière noire peut avoir la même complexité que la matière ordinaire.
La matière noire en interaction partielle fournit un terrain fertile pour la spéculation et nous incite à explorer des possibilités que nous n'aurions pas examinées autrement. Les écrivains et les cinéastes peuvent trouver toutes ces forces et conséquences supplémentaires cachées dans le secteur sombre très séduisantes. Ils pourraient même suggérer l'existence d'une vie sombre parallèle à la nôtre. Dans ce cas, au lieu des créatures animées habituelles se battant avec d'autres créatures animées, ou, dans de rares cas, travaillant avec elles, des créatures de matière noire pourraient traverser l'écran, ce qui entraînerait toute l'action sur elles-mêmes.
Mais ce ne serait pas si intéressant à regarder. Le problème est que les cinéastes auraient eu du mal à filmer une vie sombre qui nous est invisible. Même s'il y avait des êtres sombres, nous ne le saurions pas. Vous ne savez peut-être pas à quel point une vie sombre pourrait être mignonne - et vous ne le ferez certainement pas.
S'il est amusant de spéculer sur les possibilités de la vie sombre, il est beaucoup plus difficile de comprendre comment l'observer - ou du moins détecter son existence par des preuves circonstancielles. Il est assez difficile de trouver la vie, constituée des mêmes composants que nous, bien que la recherche de planètes extrasolaires soit en cours. Mais la preuve de l'existence d'une vie sombre, si elle existe, sera encore plus insaisissable que la preuve de l'existence d'une vie ordinaire dans des mondes éloignés.
Plus récemment, nous avons pu observer des ondes gravitationnelles émanant d'énormes trous noirs. Nous n'avons pratiquement aucune chance de détecter la gravité d'une créature sombre ou d'une armée entière de créatures sombres, aussi proches qu'elles soient de nous.
Idéalement, je voudrais communiquer d'une manière ou d'une autre avec ce nouveau secteur. Mais si cette nouvelle vie n'est pas influencée par les forces que nous connaissons, cela n'arrivera pas. Bien que nous partagions la gravité avec eux, une telle influence d'un seul objet ou d'une seule forme de vie serait trop faible pour être détectée. Seuls des objets très volumineux, comme un disque dans le plan de la Voie lactée, peuvent produire les effets observés.
Les objets sombres ou la vie sombre peuvent exister très près de nous - mais si la masse totale de matière noire est petite, nous ne le saurons pas. Même avec la technologie moderne, ou toute autre technologie que nous pouvons imaginer, seules des capacités très spécifiques peuvent être testées. «La vie dans l'ombre», aussi excitante soit-elle, est peu susceptible d'avoir des conséquences tangibles et peut être une opportunité séduisante mais inaccessible. Mais la vie sombre est une hypothèse très vague. Les scientifiques n'auront aucun problème à le créer, mais l'Univers a beaucoup plus d'obstacles pour cela. On ne sait pas quelles variantes des interactions chimiques sont capables de soutenir la vie, et nous ne savons pas quel type d'environnement est nécessaire pour ces variantes qui sont capables de le faire.
Néanmoins, en principe, la vie sombre peut exister, juste sous notre nez. Mais sans interactions plus fortes avec la matière de notre monde, il peut s'amuser, se battre, être actif ou passif - et nous ne le saurons jamais. Fait intéressant, cependant, lorsqu'il y a des interactions dans le monde sombre, que la vie soit impliquée ou non, elles peuvent affecter la structure de manière mesurable. Et puis nous pouvons en apprendre beaucoup plus sur le monde sombre.