Les scientifiques ont peut-être découvert la cinquième force de la nature

Avec l’avènement d’une nouvelle particule mystérieuse, X17, les scientifiques pensent faire un pas de plus vers la découverte d’une cinquième force de la nature.

Comment les objets interagissent-ils entre eux ? Quelles règles régissent les éléments de notre Univers, même à l’autre bout de l’espace ? Cette réalité reste pour nos cerveaux humains difficile à comprendre et à visualiser. Pour la simplifier, les scientifiques ont inventé la notion de “forces de la nature”. Elle permet ainsi de décrire et de prédire tous les phénomènes qui nous entourent.

Il en existe quatre fondamentales. Tout d’abord, la gravitation est responsable de l’attraction des corps. C’est elle qui nous permet de garder les pieds sur Terre, par exemple. L’électromagnétisme permet de lier les atomes entre eux pour former les molécules, la base de la matière. Enfin, les interactions nucléaires (interaction forte et interaction faible) assure la cohésion des noyaux des atomes.

Mais il existe toujours des lacunes dans ce modèle standard. Certaines manifestations ne peuvent toujours pas être expliquées physiquement. Ces quatre interactions élémentaires ne suffisent plus. De nombreuses affirmations, pour le moment sans fondement, ont été donc avancées concernant l'existence d'une cinquième force. Mais la chasse à la matière noire, cette substance théorique invisible supposée représenter environ 80 % de la masse de l’Univers, reste notamment infructueuse.

Une découverte loin du modèle standard
Les scientifiques de l’Institut de recherche nucléaire Atomki (Hongrie) pensent avoir trouvé de nouvelles preuves, plus solides. En 2015, ils avaient déjà signalé des résultats surprenants. Ils étudiaient alors la lumière émise lors de la désintégration d’un atome instable, le béryllium-8. Les études autour de cet élément chimique visent à comprendre comment la fusion nucléaire dans les étoiles forme de nouveaux éléments. Ils étaient alors à la recherche de potentiels “photons sombres”, proposés comme étant le principal support de la matière noire. Mais ce n’est pas ce qu’ils ont trouvé.

Ils ont constaté que cette désintégration du béryllium-8 ne produisait pas les émissions lumineuses attendues. Le modèle standard veut que lorsque que l’atome se désintègre, les couples d’électrons et leurs opposés, les positrons — deux des composantes de l'atome qui se séparent lorsque celui se détruit — diminuent. Au lieu de cela, ils ont observé qu'ils s’éloignaient l’un de l’autre dans un angle particulier, tout et en se multipliant — formant ainsi une petite “secousse”.

Le boson X17
Et si plusieurs experts se montraient à l’époque sceptiques quant à ce phénomène, cela ne semble pas être un hasard : les nouvelles recherches de 2019 ont fait état de la même observation, avec cette fois-ci un isotope de l'hélium, aux caractéristiques similaires à celles du béryllium-8. Les résultats sont mis à disposition dans un article, en attendant leur acceptation dans une revue.

Qu’est-ce que cela signifie donc ? Les chercheurs pensent que dès l'instant où l'atome se désintègre, l'excès d'énergie entre ses parties crée brièvement une nouvelle particule inconnue. Elle se détruirait ensuite presque immédiatement, en formant un couple d'électrons et de positions. Elle a été nommée X17, car sa masse serait d’environ 17 Mev, soit 34 fois celle d’une électron. Elle est finalement décrite comme un “boson X protophobe” — les bosons étant des particules pouvant porter des forces. L’action de X17 agirait sur des distances microscopiques, pas beaucoup plus grandes que celles du noyau d’un atome.

Si de nouvelles recherches finissent par valider l’existence de la particule, les physiciens devront réévaluer l’ensemble des interactions entre les quatre forces fondamentales, afin de laisser la place à une cinquième. “Nous attendons d’autres résultats expérimentaux indépendants pour la particule X17 dans les années à venir”, conclut l’équipe de recherche.