WIMP — Particule Massive à Interaction Faible

🔭 Qu’est-ce qu’une WIMP ?

Une WIMP (Weakly Interacting Massive Particle) est une particule hypothétique proposée pour expliquer la matière noire, une forme de matière invisible représentant une large fraction de la matière de l'Univers. Elles sont massives, interagissent faiblement, et seraient stables depuis le Big Bang.

⚛️ Propriétés clés

Massives

Masses typiques : quelques GeV à quelques TeV — donc beaucoup plus lourdes qu’un proton (~1 GeV).

Interagissent faiblement

Interaction uniquement via la force faible et la gravité : pas d’interaction électromagnétique → invisibles à la lumière.

Stables

Ne se désintègrent pas (ou ont une durée de vie extrêmement longue), ce qui leur permet d’exister depuis le début de l’Univers.

Cold Dark Matter

Non relativistes au moment de la formation des grandes structures — correspondent à de la matière noire froide.

❓ Pourquoi les proposer ?

Des théories au-delà du Modèle Standard (par ex. la supersymétrie) prévoient naturellement des particules stables, massives et peu interactives. De plus, le calcul cosmologique de leur abondance aujourd’hui coïncide remarquablement bien avec la quantité observée de matière noire — c’est parfois appelé le "WIMP miracle".

WIMP miracle +

Si une particule massive interagissant faiblement était présente après le Big Bang, sa densité résiduelle naturelle peut correspondre à la densité de matière noire observée aujourd'hui. C'est la raison pour laquelle les WIMPs ont été si attractifs.

🔍 Comment cherche-t-on les WIMPs ?

Détection directe

Détecteurs souterrains sensibles cherchent les collisions entre WIMPs et noyaux (ex : XENONnT, LUX-ZEPLIN, PandaX).

Détection indirecte

Observation des produits d'annihilation/desintégration (gamma, neutrinos, positrons) par des télescopes comme Fermi-LAT, IceCube, AMS-02.

Production au LHC

Collisions à haute énergie qui pourraient produire des WIMPs — signature : énergie manquante transverse dans les détecteurs.

À ce jour, malgré des décennies de recherche, aucune preuve concluante de WIMPs n’a été observée. Les expériences repoussent progressivement les limites et contraignent plusieurs modèles.

🔁 Alternatives et perspectives

Si les WIMPs simples sont de moins en moins probables, plusieurs autres candidats et idées sont examinés :

Axions — particules ultralégères issues d'une solution au problème du CP en QCD.
Neutrinos stériles — neutrinos supplémentaires faiblement couplés.
Fuzzy dark matter — particules extrêmement légères avec effet de diffusion quantique sur les petites échelles.
Dark photons et autres secteurs sombres plus complexes.

Si tu veux approfondir une piste (axions, LHC, expériences directes…), je peux préparer un résumé dédié ou une diapositive pour ta conférence.