En étudiant la matière noire, les chercheurs du projet XENON1T ont enregistré des résultats inattendus : ils ont peut-être rencontré l'énergie noire pour la première fois, par accident.
Depuis l'accélération de l'expansion de l'Univers dans les années 1990, l'hypothèse de l'existence d'une " énergie sombre " a pris de l'ampleur dans la communauté scientifique.
L'existence d'une force anti-gravitationnelle opérant dans tout l'Univers serait non seulement cohérente avec la mécanique quantique, mais expliquerait l'expansion accélérée de notre univers tout entier.
L'énergie sombre est techniquement indétectable, mais une équipe de chercheurs de l'Université de Cambridge pourrait l'avoir rencontrée pour la première fois. Littéralement par accident.
L'expérience dans les profondeurs du Gran Sasso
L'étude récemment publiée par l'équipe de recherche de Cambridge suggère que les résultats étranges d'une expérience dans les profondeurs du Gran Sasso pourraient être le résultat d'une détection directe de l'énergie noire.
L'expérience était en fait destinée à détecter la matière noire : comme l'explique le Dr Sunny Vagnozzi, auteur de la recherche, " les expériences telles que XENON1T sont conçues pour détecter directement la matière noire, en cherchant des traces de son impact avec la matière ordinaire, mais l'énergie noire est encore plus insaisissable ".
XENON1T, au cœur du Gran Sasso, est une sorte de grand piège qui, selon les scientifiques, pourrait éventuellement montrer des particules de matière noire. Certainement pas les particules d'énergie noire, auxquelles personne n'a pensé dans les profondeurs des laboratoires nationaux du Gran Sasso.
Il y a environ un an, l'expérience XENON1T a enregistré un signal inattendu, une sorte d'"excès d'événements" par rapport à ce que l'on s'attendait à détecter.
Comme le dit le Dr Luca Visinelli des laboratoires nationaux de Frascati, "nous avons exploré un modèle dans lequel ces signaux pourraient être attribués à l'énergie noire, plutôt qu'à la matière noire que l'expérience devait initialement détecter".L'équipe de recherche a également évalué d'autres hypothèses, comme celle de l'axion, mais elles se sont toutes effondrées face aux preuves et aux calculs, laissant la voie libre à un modèle théorique qui l'attribuerait à l'énergie noire.
Le secret de l'expansion de l'Univers
"Nous sommes loin de comprendre pleinement ce qu'est l'énergie noire", écrivent les chercheurs, "mais la plupart des modèles physiques de l'énergie noire conduiraient à l'existence d'une soi-disant cinquième force".
En pratique, presque tout ce que la physique ne parvient pas à expliquer par l'existence des quatre forces de la nature - électromagnétique, gravitationnelle, nucléaire forte et nucléaire faible - pourrait être causé par cette cinquième force inconnue. Nous sommes à nouveau confrontés au grand défi de la physique théorique : la possible incomplétude du modèle standard.
L'existence de l'énergie noire expliquerait l'un des plus grands mystères de l'Univers : plusieurs observations indiquent que l'Univers est constitué d'environ 70 % d'énergie à pression négative, ce qu'on appelle l'énergie noire. L'effet gravitationnel de l'énergie noire expliquerait l'accélération de son expansion : il pourrait être à la base du mécanisme "répulsif" d'où provient l'accélération - prouvée seulement en 1998.
"Bien qu'elles soient toutes deux invisibles, explique Vagnozzi, nous en savons beaucoup plus sur la matière noire, dont l'existence était déjà hypothétique dans les années 1920, alors que l'énergie noire n'a été découverte qu'en 1998" - année où l'accélération de l'Univers a été prouvée, ce qui a donné lieu au prix Nobel de physique.
L'interception d'un premier signal d'énergie noire pourrait ouvrir la voie à une révolution de la physique théorique : " si l'excès détecté par XENON1T est bien le résultat de l'énergie noire ", écrivent les scientifiques, " alors il pourrait être possible de détecter l'énergie noire dans la prochaine décennie ".