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La matière noire

Introduction
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Introduction

Le nom "matière noire" (ou parfois matière sombre, ou encore masse cachée) est le terme commun employé pour désigner plusieurs problèmes astrophysiques a priori distincts.

Tout d'abord, dans plusieurs types d'objets astrophysiques, les mouvements observés sont différents de ceux auxquels on s'attend en théorie, quand on essaie de les déduire de l'action gravitationnelle des masses qu'on observe : tout se passe comme si une densité de masse invisible était présente.

Ensuite, les théories de formation des grandes structures dans l'Univers, qui expliquent d'une part comment les galaxies et les amas de galaxies se forment, et d'autre part les propriétés du rayonnement de fond cosmologique (le "rayonnement à 3 K"), ne permettent de rendre compte des observations qu'à condition de supposer que l'Univers contient une grande quantité de masse sous une forme différente de la matière ordinaire.

Enfin, la cosmologie en général livre des informations cruciales sur le contenu de l'Univers, que ce soit par l'étude de sa géométrie ou par celle de son histoire. Les résultats indiquent encore que l'Univers contient plus de matière que celle que l'on voit.

Plusieurs questions se posent alors : "cette matière noire existe-t-elle vraiment ? si oui c'est quoi ? si non d'où viennent les problèmes que nous venons de mentionner ?" Il serait satisfaisant de résoudre ces trois problèmes en même temps, et l'utilisation d'un vocable commun matière noire a au moins le mérite psychologique d'entretenir cet espoir, mais il faut avouer que ce but n'est pas encore atteint. Ceci n'est d'ailleurs pas un pur constat d'échec, car l'existence de ces problèmes de matière noire ont motivé un grand nombre de recherches qui ont abouti à des découvertes importantes en astrophysique et en cosmologie.

Nous allons dans ce dossier commencer par présenter les différents indices qui mènent à l'hypothèse de la matière noire. Ensuite nous présenterons plusieurs propositions qui ont été faites pour tenter de répondre à la question "de quoi est faite cette matière noire ?". Nous présenterons aussi quelques explications alternatives, qui se proposent de rendre compte des observations sans faire intervenir la matière noire. Enfin, nous discuterons quelques-unes des nombreuses expériences qui pourraient apporter des éléments de réponse à ces questions.


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