La matière noire est une fenêtre invisible qui déforme la lumière des galaxies. C'est Vera Rubin qui l'a découverte, en remarquant que les étoiles se déplacent trop vite. Peut-être cette fenêtre est-elle faite de axions – des particules des milliards de fois plus légères que l'électron, imaginées par Roberto D. Peccei et Helen Quinn pour corriger le modèle standard. Les axions sont insaisissables : ils traversent une année-lumière de plomb sans collision. Si la matière noire est du verre, les axions en sont les rayures. Les scientifiques ont cherché ces rayures dans le rayonnement fossile – la lumière du Big Bang. Les objets massifs le déforment, créant des lentilles gravitationnelles. Trois télescopes ont mesuré ces déformations pour calculer la part des axions. Résultat : pour une certaine masse d'axions, leur part ne dépasse pas 1,5 % de toute la matière noire. C'est comme chercher une poignée de sable dans une piscine olympique. Pour un autre type, un faible indice est apparu – comme un reflet sur le verre – mais il s'agit probablement d'un hasard. La fenêtre de l'univers garde ses secrets.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2606.06410
Ultralight axions (ULAs) are well-motivated dark matter particle candidates that arise in many extensions of the Standard Model of particle physics. ULAs with mass $$m_\mathrm{a} \lesssim 10^{-27}$$ eV have been strongly constrained by cosmic microwave background (CMB) observations in temperature and polarization. We fit recent measurements of gravitational lensing of the CMB from \textit{Planck}, the Atacama Cosmology Telescope (ACT) and the South Pole Telescope (SPT-3G) using a state-of-the-art simulation-calibrated nonlinear clustering model for ULAs. We derive the strongest constraints on ULAs in the mass range $$10^{-26}\;\mathrm{eV}\leq m_\mathrm{a}\leq 10^{-24.5}\;\mathrm{eV}$$. ULAs of this mass have been shown to alleviate tensions between inferences of the matter clustering if they compose a few percent of the total dark matter content of the Universe. We conclude that ULAs with a mass of $$10^{-26}$$ eV make up less than 1.5\% of the dark matter and $$10^{-25}$$ eV axions make less than 9\% (both at 95\% confidence level). We identify a slight preference for non-zero axion density at $$10^{-24.5}$$ eV at $$2.1\sigma$$. We find that the preference for ULAs is largely driven by a few data points and that further investigation of non-linear ULA physics is needed to confirm or rule out this signal.
Le nom « axion » vient d'une blague : les physiciens ont repris le nom d'une lessive, car la nouvelle particule « nettoyait » la théorie d'un paradoxe mathématique gênant.