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OuvertCosmologiePosé 1933

Quelle particule (ou quel objet) constitue la matière sombre ?

Les courbes de rotation des galaxies, les lentilles gravitationnelles, l'amas de la Balle et le CMB exigent tous environ cinq fois plus de masse gravitationnelle que les baryons visibles. Que la matière sombre soit une particule à interaction faible, un axion, une population de trous noirs primordiaux ou autre chose reste indéterminé.

Pourquoi c'est difficile

Des décennies d'expériences de détection directe (Xenon, LUX-ZEPLIN, PandaX) n'ont rien trouvé, repoussant les sections efficaces des WIMP sous le « plancher neutrino ». La gamme de masse autorisée couvre ~90 ordres de grandeur, des axions ultralégers aux trous noirs primordiaux de masse astéroïdale — aucune expérience unique ne la couvre.

Indices actuels

Les preuves gravitationnelles sont accablantes et cohérentes à toutes les échelles, mais aucune détection non gravitationnelle n'existe. Des énigmes à petite échelle comme le problème cœur–cusp et le déficit de galaxies satellites motivent les modèles de matière sombre auto-interactive ou ultralégère.

Approches possibles

Détecteurs directs de nouvelle génération au plancher neutrino, haloscopes (ADMX) et hélioscopes à axions, recherches indirectes de produits d'annihilation avec CTAO et Fermi, contraintes de microlentilles sur les trous noirs primordiaux, et tests de précision de la gravité à petite échelle.

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