Une nouvelle étude bouleverse la compréhension de la matière noire dans l'Univers primitif

En janvier 2026, la revue Physical Review Letters a publié des travaux révolutionnaires qui redéfinissent les paradigmes cosmologiques sur la genèse de la matière noire. Des scientifiques de l'Université du Minnesota à Twin Cities et de l'Université Paris-Saclay ont élaboré un modèle inédit. Selon cette théorie, la matière noire se serait détachée de l'Univers primordial dans un état ultra-relativiste, dit « brûlant », tout en parvenant à refroidir suffisamment pour atteindre la température requise à la formation de la matière noire froide.

Cette découverte remet en question un postulat fondamental : l'idée que la matière noire devait impérativement être froide au moment de son « gel » durant la phase de réchauffage post-inflationnaire. Historiquement, la nécessité d'une matière noire froide s'expliquait par le fait qu'une version chaude, à l'instar des neutrinos de faible masse, entrave la structuration à grande échelle du cosmos. Le professeur Keith Olive, de l'Université du Minnesota, a souvent souligné cette contrainte majeure liée à l'inhibition de l'évolution structurelle.

Steven Henrich, auteur principal et doctorant à l'École de physique et d'astronomie de l'Université du Minnesota, apporte une nuance cruciale à ce débat scientifique. S'il est vrai que la matière noire doit être froide pour permettre la formation de structures gravitationnelles, cette étude démontre qu'elle n'avait pas besoin d'être dans cette phase froide dès sa séparation initiale dans l'Univers primordial. L'équipe a scruté les mécanismes de production de la matière noire lors de la période de haute énergie suivant l'inflation, prouvant qu'une séparation ultra-relativiste laisse un laps de temps suffisant pour un refroidissement adéquat avant l'émergence des structures cosmiques, respectant ainsi les limites observationnelles actuelles.

Le co-auteur Yann Mambrini, professeur à l'Université Paris-Saclay, souligne que ces recherches explorent une ère de l'histoire cosmique extrêmement proche du Big Bang. En reliant les propriétés de la matière noire à la physique du réchauffage, les calculs théoriques indiquent qu'une particule de matière noire d'une masse supérieure à quelques milliers d'électronvolts peut refroidir jusqu'à environ un électronvolt au moment de la croissance des structures. Ce résultat concorde avec les données rigoureuses issues des relevés galactiques et des mesures du rayonnement fossile, élargissant ainsi le champ des possibles pour les modèles de matière noire, y compris les WIMP et les FIMP.

Cette avancée théorique majeure, soutenue par le programme Horizon 2020 de l'Union européenne via une bourse Marie Skłodowska-Curie, attend désormais une validation empirique. Les chercheurs prévoient de mener des tests futurs impliquant des accélérateurs de particules, des expériences de diffusion souterraines et des sondes astrophysiques pour confirmer l'hypothèse de la séparation ultra-relativiste. Ces travaux proposent une vision plus souple de l'Univers primitif, où la période chaotique du réchauffage joue un rôle bien plus déterminant qu'imaginé auparavant dans la définition des caractéristiques finales de la matière noire.