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La matière noire qu'est-ce que c'est ? A quoi ça sert ? Comment ça marche ? Explique comme si j'avais cinq ans.
gpt
En 1933, un professeur nommé Fritz Zwicky faisait de l'astronomie sur un amas de galaxies appelé l'amas de Coma. Tout d'abord, il a estimé la masse de l'amas en fonction du nombre de galaxies qui s'y trouvaient réellement et de leur luminosité. Puis , il a observé le mouvement des galaxies les plus éloignées de l' amas , et sur la base de calculs de gravité , il est arrivé à la conclusion que ces galaxies les plus éloignées se comportaient comme si l' amas était * 400 fois plus massif * que lui . avait estimé au début. Ainsi , il a émis l' hypothèse qu'il devait y avoir une énorme quantité de « matière noire » dans cet amas qu'il ne pouvait pas voir , mais cela avait des effets gravitationnels sur les galaxies de l' amas . Au cours du siècle dernier, l'hypothèse de la matière noire a résisté à de nombreuses vérifications. Il semble que peu importe où les astronomes regardent ou quelles méthodes ou équations ils essaient d'utiliser, les comportements gravitationnels des galaxies lointaines et des amas galactiques n'ont tout simplement aucun sens à moins qu'il y ait d'énormes quantités de matière indétectable pratiquement partout. La science moderne a déterminé que la matière noire représente environ 83 % de la matière totale de l'univers observable, alors que la matière « normale » (matière composée d'atomes) n'en représente que 17 %*. Mais qu'est-ce que c'est * réellement * ? D'abord, il y a accord sur les *qualités* de la matière noire ; surtout, il n'interagit pas avec la force électromagnétique, mais il interagit avec la force de gravité. Cela signifie essentiellement que vous ne pouvez ni le voir ni le toucher, mais il peut quand même avoir un effet sur la matière ordinaire. Quant aux particules exactes qui composent la matière noire, il n'y a pas de consensus, mais il existe trois principaux types de matière noire que les scientifiques envisagent. Ce sont la matière noire chaude, la matière noire chaude et la matière noire froide. La matière noire chaude est constituée de particules qui se déplacent à 95 % de la vitesse de la lumière, ou plus rapidement. Il existe déjà un bon candidat pour une particule de matière noire chaude ; le neutrino. C'est la même particule qui a récemment fait la une des journaux pour avoir peut-être dépassé la vitesse de la lumière. Les neutrinos n'interagissent pas avec la force électromagnétique ; ils traversent la majeure partie de la matière et ne peuvent être vus. Warm Dark Matter est très similaire à Hot Dark Matter sauf un peu plus lent : 10%-95% de la vitesse de la lumière. Il existe une particule théorique pour rendre compte de la matière noire chaude appelée [neutrino stérile] (URL_1), mais les neutrinos stériles n'ont pas été détectés sur Terre et ne sont pas prédits ou nécessaires pour de nombreuses autres théories de la physique. La matière noire chaude et chaude sont toutes deux problématiques. Tout d'abord, les neutrinos sont extrêmement légers, presque sans masse. Pour qu'ils représentent plus de 80% de la matière de l'univers, il faudrait qu'il y en ait beaucoup plus que ce que nous sommes capables de détecter sur Terre (même en considérant à quel point ils sont difficiles à détecter en premier lieu). En outre, ils se déplacent trop rapidement pour provoquer bon nombre des effets observés de la matière noire. La plupart des scientifiques pensent que même si des particules de matière noire chaude et chaude peuvent exister, elles ne suffisent pas à expliquer entièrement la matière noire. C'est là qu'intervient Cold Dark Matter. La matière noire froide se déplace à moins de 10 % de la vitesse de la lumière, ce qui lui permet d'avoir les effets gravitationnels prononcés que la matière noire cherche à expliquer. Il semble y avoir deux théories principales sur la composition réelle de Cold Dark Matter. Une théorie est qu'il se compose de particules massives à faible interaction, ou WIMPs. Les WIMP seraient fondamentalement très similaires aux neutrinos - subatomiques, omniprésents, capables de traverser la matière ordinaire - mais beaucoup plus lents et plus lourds. Une théorie physique distincte appelée supersymétrie * prédit * l' existence de certaines particules ( appelées neutralinos ) qui pourraient être qualifiées de WIMP , et [ il existe des recherches en cours sur la détection des WIMP qui semblent aller quelque part ] ( URL_0 ) , mais le les résultats sont encore peu concluants et parfois contradictoires. L'autre théorie principale expliquant la matière noire froide est celle des objets halo compacts massifs, ou MACHO (il semble que les physiciens des particules puissent parfois être plutôt idiots). Les MACHO seraient essentiellement de grands objets physiques flottant autour de l'univers qui n'émettent tout simplement pas assez de lumière pour être observés par des télescopes. Certains MACHO proposés sont des trous noirs et certains types d'étoiles très sombres (naines rouges et blanches). Malheureusement, les MACHO ne semblent pas prometteurs pour expliquer la matière noire. Bien qu'il soit possible que des naines rouges, des naines blanches ou des trous noirs indétectables existent, il a été démontré de manière assez concluante qu'ils ne peuvent pas être assez communs pour représenter 80% de la masse de l'univers. Ainsi, tout comme la matière noire chaude et chaude, même si les MACHO existent, ils ne suffisent pas à expliquer complètement le phénomène de la matière noire. * * TL;DR - Les scientifiques savent que la matière noire doit exister parce que c'est la seule façon d'expliquer les mouvements gravitationnels de nombreuses galaxies et amas galactiques, et elle est très probablement composée d'éléments élémentaires (relativement) massifs et (relativement) lents. des particules appelées WIMPs qui envahissent tout dans l'univers mais sont très difficiles à détecter car elles n'interagissent pas avec la force électromagnétique. * * ---- * Note de bas de page : Bien que la matière noire soit théorisée pour constituer 83 % de la matière de l' univers , et la matière atomique les 17 % restants , les deux combinées ne représentent que 26 % de la * masse * totale de l' univers . univers. Les 74 % restants sont de l' * * énergie noire * * , qui ressemble un peu à la matière noire , sauf qu'elle est encore plus étrange . Malheureusement , les scientifiques ne comprennent pas très bien l' énergie noire , et moi non plus . L' équation d' Einstein * E = mc^2 * stipule que l' énergie et la matière sont interchangeables , ce qui signifie qu'une quantité suffisante d' énergie peut avoir un effet gravitationnel tout comme la matière serait. Ainsi, il est théorisé qu'il y a assez d'énergie indétectable dans tout l'univers pour représenter 74% de sa masse totale. Certains pensent que cette énergie est simplement l'énergie du néant, ou l'énergie associée à l'espace existant en premier lieu. Il est prédit à cause du concept d'accélération cosmique, qui est la théorie selon laquelle tout dans l'univers s'accélère loin de tout le reste dans l'univers simplement parce que * l'espace lui-même * s'étale dans le temps. (Cette théorie est à la base des travaux des trois scientifiques qui ont reçu le prix Nobel de physique 2011). Je ne peux pas vous en dire beaucoup plus sur l'énergie noire que cela, même après avoir consulté Wikipedia. C'est un peu au-delà de ma compréhension. Pardon !