Bilan d’étape qui me convient.
Je propose ce bilan parce qu’il y a la matière. Le fait qu’il me convienne doit attirer votre attention car je risque de privilégier ce qui va dans mon sens. A chacun des lecteurs de garder son esprit critique.
En premier lieu je propose une traduction partielle d’un article du 14/05/2018 qui fait un bilan objectif mettant fin, après plus de 30 années de recherche obstinée, à la matière noire sous forme de WIMP (l’article complet en anglais est en copie à la fin de celui-ci). Bien sûr, en même temps, surgissent des alternatives mais cela est la manifestation du conservatisme et de l’inertie de la pensée scientifique que l’on rencontre tout au long de l’histoire de cette pensée.
« Meeting : Les alternatives au WIMP sortent de l’ombre. Revue Physics. Compte rendu des rencontres de Moriond.
A un meeting annuel de physique dans les Alpes, les WIMPs semblent perdre pied en tant que candidats favoris de la matière noire, faisant de la place pour un tas de nouvelles idées (sic)… Les physiciens sont devenus inquiets puisque leur candidat favori, le WIMP, a encore à faire une apparence, alors qu’il y a une multitude de recherches en cours. A Moriond, en Mars de cette année d’autres candidats de la matière noire ont été placés sous les feux de la rampe, tels que les axions, les trous noirs, les superfluides, et plus encore…
La raison de l’enthousiasme passé pour les WIMPs s’explique parce que ces particules apparaissent dans la théorie sans beaucoup de peaufinage. Les extensions du modèle standard comme celle correspondant à la supersymétrie prédisent une quantité de particules avec interaction faible et une masse dans le spectre de 1 à 100 Gev/c2. Si ces WIMPs sont créés dans le Big Bang, alors en accord avec de simples arguments thermodynamiques leur densité correspondrait à celle qui est déduite des observations astronomiques. Cet appariement obtenu sans effort a été appelé le miracle des WIMPs. Mais maintenant, le miracle n’émet plus qu’une faible lumière. A Moriond les données nouvelles sur les WIMPs sont de l’ordre de l’apologétique… Mais les résultats courants éliminent l’existence de ces particules, en mettant des limites de propriétés de plus en plus étroites sans jamais en accorder l’existence. La chasse va continuer dans les années à venir mais le paradigme des WIMPs a commencé à apparaître comme étant de moins en moins la solution au problème de la matière noire… C’est probablement en 2014 que la confiance concernant la découverte de WIMPs a commencé à marquer le pas. ‘Bien sûr, il y a encore des opportunités de découvertes, mais…’
A Moriond, il fut donné un aperçu des candidats alternatifs à la matière noire. En tête de liste il y a l’axion. Comme les WIMPs, l’axion est bien justifié par la théorie de la physique des particules, car il pourrait expliquer pourquoi l’interaction forte ne viole pas la symétrie CP, alors que l’interaction faible la viole. L’axion est aussi la cible de recherches dédiées, telle que ADMX. D’autres candidats familiers ‘cheval noir’ qui ont été discutés à Moriond sont les neutrinos et les trous noirs – ces derniers connaissant un boom de popularité avec les observations récentes des ondes gravitationnelles.
Mais à la conférence les portes étaient ouvertes dans tous les angles, avec de multiples nouvelles idées de matière noire : modèle de matière noire superfluide ; matière noire d'interaction de Planck ; matière noire floue (sic) ; etc… »
Comme on peut le constater dans ce compte rendu, le concept de matière noire n’a pas disparu mais les échecs de découvertes engagées, depuis plus de trente ans, ciblées sur les WIMPs ont fait long feu. Les propositions nouvelles sont peu significatives et là encore comme on peut le vérifier la théorie quantique des champs ne permet pas d’opérer à des discriminations, dans ce cas de figure on peut constater le caractère ad hoc de cette théorie mille-feuilles.
On ne doit pas oublier que la problématique de la matière noire est directement connectée à la problématique du Big Bang puisque dans ce scénario on ne peut pas expliquer l’hypothèse des grumeaux primordiaux de matière ordinaire sans l’existence des puits de potentiel gravitationnels primordiaux formés par la matière noire. Si les physiciens se libèrent enfin du paradigme du Big Bang, l’hypothèse de la matière noire primordiale spécifique a une raison d’être nettement moindre. J’ai souvent indiqué qu’il faudrait vraiment accepter l’idée que les neutrinos sont les vecteurs d’une physique encore inconnue et dans ce cas des éclairages nouveaux seraient perceptibles. En fait lorsqu’on cessera de considérer notre univers compris actuellement comme un ensemble représentant un Tout, c’est-à-dire comme un ensemble exhaustif, autarcique, clos, c’est-à-dire qu’il serait une chose, tandis que comme nous l’ont indiqué récemment dans un article, S. Hawking et Th. Hertog, l’hypothèse de notre univers d’un multivers et d’un non big bang peut être théoriquement envisagée (voir mon article du 09/05/2018), on acquerra un nouveau souffle de conquête de compréhension de ce que l’on pourra toujours nommer notre univers mais amplement enrichi en dimensions, en contenu de propriétés et de composants.
Selon mon point de vue, l’hypothèse du multivers a la valeur d’une entrevue intellectuelle qui, plus ou moins rapidement, permettra de dépasser des contraintes actuelles que nous attribuons à notre univers et qui limitent notre perception théorique et notre perception concrète trop orientée de celui-ci. Trop orientée parce que nous observons ce que notre pensée nous dicte là où observer et c’est naturel. Pensons à cette situation nouvelle qui s’impose avec l’écart significatif maintenant constaté de la ‘constante’ de Hubble.
C’est exactement avec cette perspective que j’ai choisi de titrer le présent article : Bilan d’étape qui me convient.
Je souhaite aussi proposer un bilan de la lecture du livre de C. Rovelli qui est celui résumé dans l’email que je lui ai fait parvenir et auquel il a répondu : Merci philip, sans plus. Il est ci-joint :
Bonjour Carlo
« En premier lieu, je veux te féliciter pour ton nouveau livre. Bien que nous ayons déjà dialogué sur nos désaccords, je te remercie pour la qualité de ton livre.
Selon moi, le temps est un propre de l’homme et il ne peut pas y avoir de discours scientifique sans scientifique(s), sans ‘Présence’ du physicien. Notre réalité, notre vérité, c’est cette ‘Présence’ et en conséquence le temps est réel. Il ne nous est pas possible d’inférer au-delà si le temps dit physique est absolument réel ou pas, comme tu l’affirmes, car il ne peut y avoir personne, aucune intelligence, pour pouvoir l’énoncer.
Affirmer ce qui est réel suppose que nos connaissances (certaines au moins) seraient déjà bornées or elles sont toutes provisoires et appelées à être dépassées par des nouvelles qui les enchâsseront ou les réfuteront, sans que ce processus ne s’arrête (voir à titre d’exemple le dernier article de S. Hawking et Th. Hertog, qu’il soit pertinent ou pas). En ce sens le temps n’est pas la preuve de notre ignorance il est au contraire la trace de la dynamique de la conquête permanente de connaissances du ‘sujet pensant’.
Tu as dû prendre connaissance des différents articles du 1er trimestre 2018 relatifs à la détermination d’intervalles de temps de plus en plus précis autour de 10-19s ce qui permettra de ‘voir’ (sic) de la nouvelle physique. Ceci est en accord avec mon hypothèse du Temps propre du Sujet (TpS) que je situe autour de 10-25s qui correspond aussi à ce que je nomme le point aveugle de l’intelligence humaine. Ce qui est certain, il est de plus en plus difficile d’obtenir des gains de précision de la mesure d’intervalles de temps cela est expérimentalement asymptotique. On ne peut ignorer le résultat expérimental suivant : depuis 6 ans on ne voit rien de neuf dans CMS et ATLAS. Le dernier objet observé : le Boson de Higgs a une durée de vie de l’ordre de 10-21s. Pourtant, il y a toujours certainement des événements nouveaux dans ces détecteurs mais ils sont de durées trop limitées pour que nous puissions les voir présentement.
Je t’ai déjà indiqué que c’est à cause de l’affirmation d’Einstein : « Seules les coïncidences spatio-temporelles sont réelles » que j’ai conçu l’hypothèse du ‘Maintenant’, du ‘Moment Présent’ car pour n’importe lequel des observateurs ces coïncidences ne sont pas observables. Et c’est de là que j’ai inféré le TpS, qui lui est irréductible et invariant dans tous les référentiels.
Ma métaphysique est la suivante : Au sein d’une Eternité, parmi tous les possibles, Anthrôpos ne cesse de creuser sa connaissance de l’Univers. Son horizon c’est le savoir du Tout pour rejoindre l’Eternité.
A+, si tu le souhaites et Amitiés. »
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Je sélectionne particulièrement l’idée que Rovelli met en avant dans son livre : les événements (juste un mot pour un temps donné et une localisation à qui quelque chose pourrait arriver), plutôt que particules et champs (sic), sont les constituants du monde… le temps et l’espace eux-mêmes ne sont seulement et réellement que la manifestation des interactions entre les événements et du réseau de causalité qui les relie.
Plus loin dans son livre il indique que les événements se caractérisent par une durée limitée (page 117). Alors question : Pourquoi Carlo privilégie-t-il les interactions entre les événements pour justifier l’émergence du temps alors qu’il y a la durée qui caractérise les événements ? Pourquoi émet-il un jugement définitif sur le temps et l’espace à ce stade alors que lui-même indique qu’il y a encore de la durée temporelle en jeu avec les événements qui selon lui interagiraient ?
Plutôt que de vouloir juger définitivement de l’existence ou pas du temps, de son émergence ou pas, il y a mieux à faire et concentrons nos efforts pour éclairer ces intervalles de temps et découvrir la physique que cela dévoilera. Déjà le 17/06/2015, j’ai proposé un article : « Décrypter en ‘Présence’ l’effet tunnel » effet sur lequel, il y a encore du nouveau dans l’article de Michael Brooks, du 21/04/2018, dans le NewScientists et qui va dans le même sens de ce que j’ai mis en exergue en 2015. Je cite en résumé : « Aephraim Steinberg, physicien expérimentateur de l’université de Toronto, qui travaille sur la mesure de la durée réelle que met un électron pour franchir une barrière de potentielle, indique qu’il n’y a plus qu’à concevoir la bonne horloge suffisamment précise pour mesurer complètement cette durée de la traversée. Mais il indique que son équipe a déjà commencé à observer effectivement la traversée du tunnel. »
Grâce à ce type de résultat les physiciens remplacent le temps imaginaire qu’ils écrivent dans l’équation de l’effet tunnel traditionnelle par un temps réel. C’est-à-dire qu’ils remplacent l’expression de leur ignorance par l’expression de leur observation, de leur savoir. On constate donc contrairement à ce que nous dit C. Rovelli : « le temps serait la marque de notre ignorance », ce serait la conquête de la précision de sa mesure qui serait plutôt notre atout majeur, notre bistouri, pour conquérir de la connaissance.
Juste pour conclure, je rappelle : « Il n’est pas banal que Serge Haroche ait intitulé son cours du 07/04/2015 : « La passion (sic) de la précision et la mesure du temps. » Il serait intéressant que S. Haroche nous dise pourquoi cette passion ? Est-ce que la précision et la mesure du temps est motivée par une intuition profondément humaine qui nous conduirait jusqu’à la proximité de la plus pure palpitation existentielle ? »
Meetings: WIMP Alternatives Come Out of the Shadows
May 14, 2018• Physics 11, 48
At an annual physics meeting in the Alps, WIMPs appeared to lose their foothold as the favored dark matter candidate, making room for a slew of new ideas.
The Rencontres de Moriond (Moriond Conferences) have been a fixture of European high-energy physics for over half a century. These meetings—typically held at an Alpine ski resort—have been the site of many big announcements, such as the first public talk on the top quark discovery in 1995 and important Higgs updates in 2013. One day, perhaps, a dark matter detection will headline at Moriond. For now, physicists wait. But they’ve gotten a bit anxious, as their shoo-in candidate, the WIMP, has yet to make an appearance—despite several ongoing searches. At this year’s Moriond, held this past March in La Thuile, Italy, some of the limelight passed to other dark matter candidates, such as axions, black holes, superfluids, and more.
Dark matter theory is no longer dominated by WIMPs.
WIMPs, or weakly interacting massive particles, have been a popular topic over the years at Moriond, according to meeting organizer Jacques Dumarchez from the Laboratory of Nuclear Physics and High Energy (LPNHE) in France. The reason for this enthusiasm is that WIMPs fall out of theory without much tweaking. Extensions of the standard model, like supersymmetry, predict a host of particles with weak interactions and a mass in the 1 to 100GeV∕c2 range. If WIMPs like this were created in the big bang, then, according to simple thermodynamic arguments, their density would match the expectations for dark matter based on astronomical observations. This seemingly effortless matching has been called the WIMP miracle.
But these days, the miracle has less of a halo around it. At this year’s Moriond, updates from direct and indirect searches for WIMPs sounded almost apologetic. Alessandro Manfredini of the Weizmann Institute of Science in Israel told his listeners to “keep calm… and fingers crossed,” as he gave the latest news from Xenon 1T, a one-ton dark matter detector at Italy’s Gran Sasso laboratory. He showed that the experiment has now reached record-breaking sensitivity, so that if a 50GeV∕c2 WIMP exists, the next data release could reveal ten events. But, like other WIMP searches, the current results rule the particles out—by putting tighter limits on their properties—rather than rule them in. The hunt will continue for years to come, but the WIMP paradigm has “started to look less as the obvious solution to the dark matter problem,” Dumarchez said.
When did WIMP confidence start to deflate? Tim Tait from the University of California, Irvine, described the change as gradual. “It is hard to say exactly when it began, but I think it was becoming noticeable around 2014 or so,” Tait said. That’s when the null results from dark matter searches began closing the favored parameter space for the WIMP model. “Of course, there is still a good opportunity for those searches to discover WIMPs,” he said.
At Moriond, Tait gave an overview of dark matter candidates, in which he discussed WIMPs but devoted much of his time to the dazzling variety of other dark matter theories. Chief among these is the axion. Like the WIMP, it is well-motivated from particle physics theory, as it may explain why strong interactions do not violate CP symmetry, while weak interactions do. The axion is also the target of several dedicated searches, such as ADMX. Other familiar “dark horse” candidates discussed at Moriond were neutrinos and black holes—with the latter seeing a boost in popularity after recent gravitational-wave observations.
But at the conference, the doors seemed open to all comers, with several new dark matter ideas taking the stage. One of the talks was by Justin Khoury from the University of Pennsylvania in Philadelphia, who advocates a superfluid model of dark matter. The main assumption here is that dark matter has strong self-interactions that cause it to cool and condense in the centers of galaxies. The resulting superfluid could help explain certain anomalies in observed galactic velocity profiles.
Martin Sloth from the University of Southern Denmark takes a very different approach. Rather than having strong interactions, his so-called Planckian interacting dark matter has zero interactions beyond gravity, but it makes up for its lack of interactions with an enormous mass (around 1028eV∕c2). At the opposite end of the mass spectrum is fuzzy dark matter, weighing in at 10−22eV∕c2. These ethereal particles could explain an apparent lack of small galaxies. But they could also run into constraints from observed absorption in the intergalactic medium, explained Eric Armengaud from France’s Atomic Energy Commission (CEA) in Saclay.
Although WIMPs continue to be the odds-on favorite, the field has certainly expanded—with light and heavy masses, weak and strong interactions, and seemingly everything in between. Sloth compared the current situation without a WIMP detection to a Wimbledon tournament without Roger Federer: “Everybody is signing up, thinking that they now have a chance.”
But can theorists make compelling arguments for these alternatives, as they did for WIMPs? David Kaplan from Johns Hopkins University, Maryland, believes that theoretical backing will not be a problem. In fact, he commented that the community has been too fixated on WIMPs (and the miracle) for the last 30 years. He warned his compatriots to not make the same mistake again: “I don’t want the next 30 years to be just axions.”
Michael Schirber is a Corresponding Editor for Physics based in Lyon, France.
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