Avez-vous prouvé l'existence de la matière noire par une expérience ? Comment pourrions-nous le faire ?

Réponse publiée sur Quora

C’est justement des expériences qui ont montré qu’il manquait de la masse quelque part, pas la théorie.

La plus ancienne de ces expériences est l’anomalie de la Courbe de rotation des galaxies , connue depuis 1959 : les galaxies tournent trop vite, surtout vers l’extérieur, comme s’il y avait un anneau de masse entourant les galaxies.

Il y a des observations plus récentes sur des amas de galaxies ou des lentilles gravitationnelles qui confirment ceci.

Ces expériences montrent que “tout se passe comme si”* il y avait environ 5x plus de masse “invisible” que de masse Matière baryonique “normale”.

On a malheureusement appelé cette “masse invisible” “Matière noire ”. C’était un très mauvais choix parce que:

1. si elle est noire, alors elle devrait absorber la lumière, or ce n’est pas le cas : elle est parfaitement transparente à la lumière et à toutes les ondes électromagnétiques. Donc on aurait du l’appeler “matière incroyablement transparente” à la rigueur.
2. on a pu prouver qu’il ne s’agit pas de trous noirs, ni d’antimatière, ni de neutrinos.
3. aucune théorie ni expérience ne prévoyait d’autre type de matière. Les théoriciens ont alors imaginé toutes sortes de nouvelles particules appelées WIMPs pour expliquer cette matière noire, mais on en trouve pas trace nulle part, notamment dans les accélérateurs du CERN. Si après une collision les particules détectées ne totalisent pas l’énergie des particules collisionnées, on saurait qu’on a fabriqué une particule indétectable (comme le neutrino par exemple). Mais ça n’arrive pas. Idem pour les Axion .

Donc “jusqu’à preuve du contraire”**, la matière noire n’est pas de la matière du tout. C’est vraiment une “masse invisible”, ou plutôt un autre phénomène physique qui a tous les effets d’une masse invisible. Ici aussi il y a beaucoup d’hypothèses en attente de validation expérimentale, comme la Théorie MOND par exemple.

Donc pour résumer, on a de nombreuses expériences qui prouvent*** l’existence de “masse invisible”, et aucune expérience qui indique l’existence de “matière” noire.

Note * : locution très importante en sciences

Note ** : locution encore plus importante en sciences

Note *** : terme à éviter en sciences. Les expériences “sont compatibles” avec une théorie, elles ne la prouvent jamais vraiment.