De nouvelles formes de matière

Depuis longtemps il avait été suggéré que des quarks pourraient s'assembler en un nombre supérieur à 3 pour former de nouvelles formes de matière. Des 1980, le physicien Edward Witten de Princeton avait suggéré qu'un certain nombre de quarks pouvaient se combiner, jusqu'à former des ensembles denses qui avaient reçu divers noms tels que « noyaux de quarks », matière baryonique étrange » puis plus récemment « macros ». Les macros ne comprenant pas d'espace entre les atomes du noyau auraient une densité considérable, comparable à celle caractérisant la matière qui compose les étoiles à neutrons, étoiles effondrées sur elles-mêmes. Excrément denses, ils seraient extrêmement petits.


Source NewScentist

Dépourvus d'espace et 'électrons y circulant, ces macros ne pourraient pas fusionner en émettant de la lumière. Leur densité considérable les rendrait par ailleurs peu capables d'interagir avec la lumière ordinaire. Ce qui les rendrait pratiquement invisibles.

L'extrême densité de ces macros supposés ne devrait pas cependant être aussi élevée qu'initialement envisagée. Elle aurait en effet produit des effets de lentilles gravitationnels qui n'ont jamais été observés, ainsi que d'autres phénomènes eux-non observés. Ceci a conduit le physicien Glenn Starkman, de la Case Western Reserve University à Cleveland, à proposer que ces macros aient une densité certes supérieure à celle de la matière ordinaire, mais pas aussi importante que celle régnant dans une étoile à neutron. Pour démontrer l'hypothèse, il s'est engagé avec des collègues dans la recherche de macros de taille moyenne (variant entre 50 grammes ou le poids du Mont Blanc).

Ceux-ci auraient pu interagir avec la matière ordinaire, soit dans la nature, soit au sein de divers détecteurs, d'une façon qui n'aurait pas été observée à ce jour. Startkman et ses collègues ont revu en ce sens différents résultats obtenus de l'observation de la matière, dans des conditions extraordinaires ou au cours d'expériences telle que NAUTILUS, destinée à la recherche d'ondes gravitationnelles. Ces recherches n'ont rien donné. Starkman envisage de les étendre à des détecteurs de rayons cosmiques ou même à des observations faites sur la Lune ou sur Mars , provenant pour certaines de futures missions lunaires et martiennes, mais aussi des données collectées par les sismographes laissés sur place après le départ de la Mission Apollon en 1972.

Certains s'interrogent sur l'intérêt de poursuivre cette chasse à d'éventuelles macros, d'autant plus que leurs relations avec l'hypothétique matière noire resterait à prouver. Rien n'empêche cependant, vu l'intérêt considérable du sujet, susceptible de bouleverser les théories physiques les plus établies, de continuer à imaginer des expériences permettant de mieux se représenter ce que sont les quarks, et la façon dont ils pourraient se combiner à plusieurs sous des formes de matière jusqu'ici inobservable

Pour en savoir plus

* Le site de Glenn Starkman
On y trouve une impressionnante liste de sujets de recherches

Together with collaborators, research associates, graduate and undergraduate students I am engaged in a number of very exciting projects closely connected with current or future data. These include :

- searching for evidence of non-trivial (i.e. interesting) topology of the universe in microwave background data : We have published the most stringent limit on the smallest loop around the universe — greater than about 75 Billion light years. We continue to search for topology near or just over the horizon.

- determining how best to search for differences between General Relativity and modified theories of gravity that try to explain the accelerating expansion of the universe or the rotation of galaxies : We have shown how modified theories of gravity will change the orbits of planets and moons in the solar system (aka Lue-Starkman precession) We have shown how large scale structure grows at a modified rate in modified gravity. We have shown that the mass as determined by motions of particles (e.g. rotation of galaxies) and the mass as determined by bending of light will differ.

- exploring the possibility that an Aether can replace either or both dark matter and dark energy (in explaining galaxy dynamics and growth on the one hand, and the accelerated expansion of the universe on the other)

- working with the ATLAS detector group to model the production and decay of mini-black holes at the Large Hadron Collider : We have developed the most complete event generator that includes black hole rotation, black hole recoil, "brane splitting" and brane tension.

- Investigating the large scale correlations of the universe : Using data from the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) we have demonstrated that on large scales the microwave background is not (statistically) isotropic but rather is correlated within itself and to solar system geometry.

- Investigating the topology of extra dimensions We have shown how hyperbolic (negatively curved) extra dimensions solve many of the standard problems with large extra dimension theories

- Investigating the future of life and thought in the universe

- Arguing against the anthropic principle

* Article de Sabine Hossenfelder et Naomi Lubick Strangely familiar : Is dark matter normal stuff in disguise ? 19 aout 2015 dans le NewScientist