Bazinga ! Des physiciens résolvent un problème de la « Théorie du Big Bang » qui pourrait aider à expliquer la matière noire
Par Michael Miller, Université de Cincinnati
Note de la rédaction
Le professeur Jure Zupan, de l'Université de Cincinnati, est un physicien théoricien qui étudie des sujets tels que la matière noire. Crédit : Joseph Fuqua II
Un professeur de l'Université de Cincinnati et ses collègues ont découvert ce que deux des physiciens fictifs les plus célèbres d'Amérique n'avaient pas réussi à résoudre : comment produire théoriquement des particules subatomiques appelées axions dans des réacteurs à fusion.
Les physiciens des particules Sheldon Cooper et Leonard Hofstadter, colocataires dans la sitcom « The Big Bang Theory », ont travaillé sur ce problème dans trois épisodes de la saison 5, mais n'étaient pas parvenus à le résoudre.
Le professeur de physique de l'Université de Cincinnati, Jure Zupan, et ses co-auteurs, physiciens théoriciens du Laboratoire national Fermi, du MIT et du Technion (Institut de technologie d'Israël), pensent avoir trouvé une solution, comme le révèle une étude publiée dans le Journal of High Energy Physics.
Les axions sont des particules hypothétiques qui, selon les physiciens, pourraient contribuer à expliquer la matière noire. Les chercheurs s'intéressent à la matière noire car elle permet de comprendre l'évolution de l'univers depuis sa création lors du Big Bang, il y a près de 14 milliards d'années.
La matière noire n'a jamais été observée directement, mais les physiciens pensent qu'elle représente la majeure partie de la masse de l'univers attribuée à la matière, seule une fraction étant due à la matière visible. La matière noire est dite « noire » car, contrairement à la matière visible, elle n'absorbe ni ne réfléchit la lumière.
Schéma illustrant la production et la détection de nouvelles particules physiques dans les installations de fusion nucléaire. Crédit : Journal of High Energy Physics (2025). DOI : 10.1007/jhep10(2025)215
Les physiciens ont néanmoins mis en évidence l’existence de la matière noire grâce à ses effets gravitationnels, qui modifient le mouvement des galaxies et des étoiles. L’une des principales hypothèses théoriques concernant la matière noire est qu’il s’agit d’une particule très légère, l’axion.
Dans leur article, Zupan et ses collègues ont étudié un réacteur à fusion alimenté au deutérium et au tritium dans une enceinte revêtue de lithium, actuellement développé dans le cadre d’une collaboration internationale dans le sud de la France. Un tel réacteur produirait non seulement de l’énergie, mais potentiellement aussi des particules du secteur sombre en raison du flux important de neutrons générés par la fusion.
« Les neutrons interagissent avec les matériaux des parois. Les réactions nucléaires qui en résultent peuvent alors créer de nouvelles particules », explique-t-il.
Une autre façon de générer ces nouvelles particules est lorsque les neutrons rebondissent sur d’autres particules et ralentissent, libérant ainsi de l’énergie : c’est ce que les physiciens appellent le rayonnement de freinage (bremsstrahlung).
Ces nouvelles particules pourraient être des axions, ou du moins des particules de type axion. Et c'est là que les physiciens fictifs de la série ont échoué, a déclaré Zupan.
« The Big Bang Theory » a été diffusée de 2007 à 2019 et a remporté sept Emmy Awards. Elle figure toujours parmi les séries les plus regardées sur les plateformes de streaming, selon Nielsen.
« L'idée générale de notre article a été abordée dans "The Big Bang Theory" il y a des années, mais Sheldon et Leonard n'ont pas réussi à la mettre en œuvre », a expliqué Zupan.
Dans un épisode, un tableau blanc présente une équation et un schéma qui, selon Zupan, décrivent la génération des axions à partir du soleil. Dans un épisode suivant, une autre équation apparaît sur un autre tableau. En dessous des calculs, un visage triste, symbole d'échec, est inscrit d'une couleur différente : c'est écrit au marqueur.
Zupan a déclaré que l'équation de Leonard et Sheldon estime la probabilité de détecter des axions provenant de leur réacteur à fusion proposé par rapport au soleil, avec des résultats décourageants, ce qui explique leur mine déconfite.
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« Le Soleil est un objet gigantesque qui produit une énergie colossale. La probabilité que de nouvelles particules soient produites par le Soleil et atteignent la Terre est plus élevée que celle de les voir produites dans des réacteurs à fusion selon les mêmes processus. Cependant, il est toujours possible de les produire dans des réacteurs grâce à d'autres procédés », a-t-il déclaré.
Les personnages de la série n'évoquent jamais les axions ni les tableaux blancs dans les épisodes. Il s'agit simplement d'un clin d'œil aux physiciens, dans une série célèbre pour intégrer des concepts scientifiques tels que le chat de Schrödinger et l'effet Doppler à ses intrigues, sans oublier les apparitions de lauréats du prix Nobel et d'anciens acteurs de « Star Trek ».
« C'est ce qui la rend si passionnante à regarder pour un scientifique », a déclaré Zupan. « Les blagues sont à plusi
XXXXXXXXXXXDans la série, les personnages ne parlent jamais d'axions ni des tableaux blancs. Ce sont simplement des clins d'œil aux physiciens, dans une série célèbre pour intégrer des concepts scientifiques comme le chat de Schrödinger et l'effet Doppler à ses intrigues, sans oublier les apparitions de lauréats du prix Nobel et d'anciens de « Star Trek ».
« C'est pour ça que c'est génial à regarder en tant que scientifique », a déclaré Zupan. « Les blagues sont à plusieurs niveax
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RESUME
Bazinga ! Des physiciens résolvent un problème de la théorie du Big Bang qui pourrait contribuer à expliquer la matière noire.
Des travaux théoriques démontrent que les axions, particules hypothétiques considérées comme candidates à la matière noire, pourraient être produits dans des réacteurs à fusion utilisant du deutérium, du tritium et du lithium. Les interactions des neutrons avec les parois du réacteur et les processus de rayonnement de freinage pourraient générer des axions ou des particules de type axion, offrant ainsi une nouvelle approche pour sonder la matière noire au-delà des recherches basées sur le Soleil.
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COMMENTAIRES
Cet article reprend un thème de recherches théoriques que mes lecteurs ont vu passer sur ce blog plusieurs fois et meme récemment ...
1/La théorie du Big Bang est-elle prouvée à 100 % ?
Réponse : Eh bien non !!
Mème si n peut au mieux affirmer qu'il existe des arguments interessants
en faveur de la théorie du Big Bang de l abbé Lmaitre
et que tous les tests effectués confirment. Les mathématiciens démontrent certaines choses, mais les scientifiques ne
peuvent seulement dire que les résultats soutiennent .....avec un certain degré de confiance, toujours bien inférieur à 100 %.
2/Quelles sont les ''preuves ''qui soutiennent la théorie du Big Bang ?
Il existe des preuves significatives que l’univers observé a pris naissance lors d’un tel événement. Trois observations clés étayent la théorie du Big Bang : l’abondance mesurée des éléments chimiques ,
l’expansion observée de l’espace et la découverte du fond diffus cosmologique (FDC).
3/Il existe des théories concurantes ou advezrses de no big bang oui de phénix ou d univers periodiques etc
XXXXXXXXMore information: Daniel R. DeRose‐Broeckert et al, White‐tailed Deer Signpost Photoluminescence, Ecology and Evolution (2025). DOI: 10.1002/ece3.72618
Journal information: Ecology and Evolution
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