Au-delà du modèle standard

La supersymétrie est un modèle qui explique la matière et les forces au-delà du modèle standard, mais elle n'a été confirmée par aucune expérience jusqu'ici. Il s'avère que la matière noire serait bien expliquée par cette théorie. La matière noire est une forme de matière qui n'apparait qu'indirectement dans des phénomènes observés aujourd'hui, à savoir dans la mesure des vitesses des étoiles dans les galaxies ou encore dans l'observation du rayonnement cosmique de fond par des satellites. C'est d'ailleurs le génial physicien suisse Fritz Zwicky qui évoqua en premier l'existence de la matière noire en 1933.

Les défenseurs de la supersymétrie conjecturent qu'une particule supersymétrique pourrait expliquer la matière noire. On peut se représenter les particules supersymétriques comme des particules miroir aux particules élémentaires connues. Il y a ainsi un 'sélectron' correspondant à l'électron, et un 'squark' au quark. L'équivalent supersymétrique d'une particule de matière serait une particule de force, et l'équivalent supersymétrique d'une particule de force une particule de matière. De plus, la supersymétrie requiert la présence de cinq bosons de Higgs différents, trois neutres et deux chargés électriquement. Chacun d'entre eux a également son équivalent supersymétrique, dénommé Higgsino.

Une combinaison astucieuse des équivalents supersymétriques des particules de force avec les Higgsinos neutres aurait exactement les propriétés que les chercheurs attendent de la matière noire : elle serait stable, électriquement neutre et interagirait extrêmement faiblement avec la matière normale. Bien qu'il s'agisse d'une combinaison, on obtient ainsi effectivement une particule élémentaire qui réunit les différentes propriétés mentionnées. Il y a également d'autres combinaisons entre les équivalents supersymétriques des particules de forces et les Higgsinos, mais celles-ci ne sont pas stables et certaines sont même chargées, et n'entrent ainsi pas en ligne de compte pour expliquer la matière noire.

Les particules supersymétriques n'ont jusqu'ici pas été confirmées expérimentalement. On en tire donc la conclusion que ces particules – si elles existent – doivent avoir une masse importante. La supersymétrie décrit-elle vraiment une partie de la réalité ? La réponse à cette question pourrait être révélée par l'étude approfondie du boson de Higgs dans les prochains mois aux expériences du LHC à Genève.