Une casserole d'eau bouillante frémit, mélangeant tout son contenu. Dès qu'on la retire du feu, le mouvement s'apaise et l'eau refroidit lentement. Il en va de même pour l'Univers : juste après le Big Bang, il était une « soupe » brûlante de particules qui entraient constamment en collision et se transformaient les unes dans les autres. Mais à mesure que l'espace s'étendait, le cosmos se refroidissait et les particules se rencontraient de moins en moins souvent.
Dans ce nouveau travail, des physiciens ont montré que la matière noire peut naître précisément pendant cette période de calme — non pas de chocs directs, mais du simple fait du refroidissement. Ils ont examiné une particule particulière : le singulet stérile (une particule qui ne participe pas aux interactions ordinaires, comme un observateur intouchable). Son lien avec notre monde est si faible que pour produire la quantité nécessaire de matière noire, aucun ajustement manuel des paramètres n'est requis. La faiblesse de ce lien découle naturellement de l'énorme écart entre deux étages de la nature : l'échelle de la force électrique et l'échelle où se joue l'énigme de l'interaction forte.
Cette particule s'avère très légère — des milliers de fois plus légère que l'électron. Mais c'est précisément cette « plume » qui aide à expliquer deux vieilles énigmes de l'astronomie. D'abord, pourquoi la densité de matière au centre des galaxies ne diverge pas à l'infini, mais forme un noyau lisse. Ensuite, pourquoi beaucoup moins de galaxies naines orbitent autour de la Voie lactée que ne le prédisent les modèles simples. La matière noire légère étale la matière sur un volume plus grand, et les petits amas ne se forment tout simplement pas.
Ainsi, la casserole cosmique qui refroidit prépare toute seule, sans cuisinier, la recette de matière noire qu'il nous faut. Et cette même recette explique aussi pourquoi le ciel étoilé apparaît tel qu'il est, et pas autrement.
La matière noire est environ cinq fois plus abondante dans l'Univers que la matière ordinaire — celle dont sont faits les étoiles, les planètes et nous-mêmes. Mais on ne peut pas la voir : elle n'émet ni n'absorbe la lumière.
Dans le roman « La Forêt sombre » de Liu Cixin, la matière invisible devient la clé d'une guerre interstellaire — les civilisations l'utilisent pour se déplacer et frapper en secret.