Photon sombre et supernovas

 

Jean-Francois Fortin

Université Laval

 

Domaine : nature et interactions de la matière

Programme : établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2017-2018

La matière sombre représente plus de quatre-vingts pour cent de toute la matière de l'univers. Quoique sa présence soit quasiment confirmée, les propriétés de base de la matière sombre sont toujours inconnues. Plusieurs expériences sont présentement à la recherche de la nature fondamentale de la matière sombre. Il est cependant possible de contraindre plusieurs théories de la matière sombre déjà proposées à l'aide de l'astrophysique des particules. Ces contraintes sont généralement complémentaires et parfois même plus sensibles que les contraintes obtenues par certaines expériences en laboratoire.

Un des modèles de la matière sombre proposé consiste à ajouter au modèle standard un secteur sombre qui interagit avec les particules du modèle standard grâce à un photon sombre massif. Les modèles de ce type, dans lesquels il existe des particules supplémentaires légères qui interagissent faiblement, sont particulièrement susceptibles de causer des modifications importantes à l'évolution temporelle de corps stellaires comme les supernovas.

En effet, l'introduction de nouvelles particules légères occasionne généralement l'ouverture d'une nouvelle voie de refroidissement, ce qui peut modifier significativement l'évolution temporelle de la supernova et ainsi détruire l'harmonie entre l'observation et la théorie de l'évolution temporelle des supernovas. Le projet de recherche consiste donc à déterminer les contraintes obtenues grâce aux supernovas sur les modèles de photon sombre massif.

L'objectif général est d'obtenir les équations décrivant le comportement des nucléons aux densités et températures typiques des supernovas pour ensuite déterminer les contraintes dues au refroidissement, pour ainsi fournir des résultats complémentaires aux expériences en laboratoire déjà proposées.