Dans l'immensité énigmatique du cosmos, certaines particules défient notre capacité de détection, semblant s'apparenter à des fantômes. Le gravitino, une particule théorique, occupe une place de choix dans la physique des particules et la cosmologie modernes. Bien que son existence demeure non confirmée, son rôle potentiel pourrait être déterminant pour la compréhension de la matière noire et des origines de l'univers.
Le gravitino est le partenaire supersymétrique du graviton, la particule hypothétique qui médierait la force de gravité en mécanique quantique. La théorie de la supersymétrie (SUSY) postule que chaque particule connue posséderait un « partenaire » supersymétrique. Dans ce cadre, le partenaire du graviton serait le gravitino, une particule de spin 3/2, extrêmement difficile à détecter en raison de son interaction quasi nulle avec la matière ordinaire. L'un des plus grands mystères de la science actuelle est la matière noire, cette substance invisible qui représente environ 27 % de l'univers. Les scientifiques considèrent le gravitino comme un candidat idéal pour l'expliquer, car il posséderait les propriétés attendues d'une particule de matière noire: une faible interaction avec la matière et le rayonnement, et une masse suffisante pour influencer la formation des structures cosmiques.
Des recherches récentes suggèrent même que des gravitinos chargés et supermassifs pourraient constituer la matière noire. Leur détection est envisagée dans de futurs détecteurs de neutrinos tels que JUNO en Chine ou DUNE aux États-Unis. Ces particules, bien qu'électriquement chargées, resteraient indétectables par les télescopes en raison de leur extrême rareté, estimée à environ un gravitino par 10 000 kilomètres cubes dans le système solaire. Si le gravitino existe, il pourrait constituer le lien manquant entre la physique des particules et la cosmologie.
Son étude pourrait également offrir des indices vers une théorie quantique de la gravité, l'un des objectifs majeurs de la physique théorique. Alors que la relativité générale décrit la gravité à grande échelle et la mécanique quantique le monde microscopique, une théorie unifiée fait encore défaut. Le gravitino pourrait être la clé pour combler ce fossé. La recherche du gravitino est d'une complexité extrême. En raison de sa faible interaction, même les accélérateurs de particules les plus puissants, comme le Grand collisionneur de hadrons (LHC), n'ont pas réussi à le détecter.
Cependant, les physiciens espèrent que les futures générations de détecteurs de matière noire ou les expériences de cosmologie de précision pourraient fournir des indices indirects de son existence. Par exemple, des chercheurs de l'Université de Southampton développent un satellite pour mener des expériences en microgravité visant à détecter les interactions de la matière noire, ce qui pourrait offrir de nouvelles perspectives dans la quête de particules comme le gravitino. Ces travaux visent à mesurer des signaux infimes en tirant des lasers à travers des feuilles de graphite en lévitation en apesanteur, une approche novatrice pour sonder les forces subtiles de l'univers. En résumé, le gravitino représente une frontière dans la physique théorique et expérimentale. Sa découverte ne résoudrait pas seulement le mystère de la matière noire, mais pourrait également unifier les forces fondamentales de l'univers, offrant une compréhension plus profonde de la nature de la réalité.