Études théoriques et expérimentales de la composition, de l'annihilation et des interactions de la matière noire avec la matière.La matière noire est la substance invisible qui constitue environ 27 % du contenu en masse-énergie de l'univers. Contrairement à la matière ordinaire, elle n'émet, n'absorbe ni ne réfléchit la lumière, ce qui la rend détectable uniquement par ses effets gravitationnels. L'étude des propriétés de la matière noire se concentre sur sa composition, ses interactions avec elle-même et avec la matière normale, ainsi que sur son comportement dans des conditions extrêmes.
Le concept de matière noire a été proposé pour la première fois par Fritz Zwicky en 1933, qui a remarqué que les galaxies de l'amas de Coma se déplaçaient trop rapidement pour être maintenues ensemble par la seule matière visible. Plus tard, les observations de Vera Rubin sur les courbes de rotation des galaxies dans les années 1970 ont fourni des preuves solides de son existence.
Les scientifiques étudient la matière noire à travers plusieurs approches complémentaires. Les expériences de physique des particules recherchent des particules massives à interaction faible (WIMPs) qui pourraient entrer en collision avec les noyaux atomiques dans les détecteurs. Les observations astrophysiques cherchent des signes d'annihilation de la matière noire, où deux particules de matière noire pourraient produire des rayons gamma ou d'autres particules. La lentille gravitationnelle et les courbes de rotation des galaxies fournissent des mesures indirectes de la distribution et de la densité de la matière noire.
Comprendre les propriétés de la matière noire est crucial pour interpréter les observations cosmologiques et pour concevoir des expériences visant à la détecter directement, comme celles menées dans des laboratoires souterrains ou des détecteurs spatiaux.
La matière noire est si diffuse dans notre système solaire que la quantité totale qui le traverse chaque année est estimée à moins d'un kilogramme.
| lambda_FS | variable | free streaming length — free streaming length metre |
| m_hm | variable | half-mode mass of dark matter — half mode mass kilogram |
| propto | opérateur | is proportional to — proportionnalité |
| \Omega_{\text{DM}} h | variable | Dark matter relic density parameter times squared Hubble constant — density parameter |
| \Gamma | variable | Inflaton decay rate — taux de désintégration per second |
| M_P | variable | Reduced Planck mass — masse kilogram |
| m_{\phi} | variable | Mass of the dark matter particle (or inflaton) — masse kilogram |
| \propto | opérateur | Indicates direct proportionality — proportionnalité |
| \sqrt{} | opérateur | Takes the square root of the argument — racine carrée |
| v_min | variable | Minimum dark matter speed — vitesse metre per second |
| m_N | variable | Mass of the target nucleus — masse kilogram |
| E_R | variable | Recoil energy of the nucleus — énergie joule |
| μ | variable | Reduced mass of the dark matter-nucleus system — reduced mass kilogram |
| δ | variable | Mass splitting between dark matter states (energy gap) — énergie joule |
