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Accueil > Recherche > Les Axes et Activités de Recherche > Expériences et Modélisation en Astroparticules (EMA) > Fermi

Matière sombre

publié le

Le groupe Fermi est également très impliqué dans la recherche indirecte d’un signal gamma
émanant de la matière sombre, prédit par de nombreux scénarios théoriques au-delà
du Modèle Standard. Les
contributions du groupe couvrent l’ensemble du sujet, depuis l’identification de sources prometteuses jusqu’à
l’analyse des données et leur interprétation quant à la densité de matière sombre non baryonique, en passant
par l’implémentation logicielle nécessaire pour optimiser la qualité des résultats.

Dans le cadre des études sur
le centre Galactique, le groupe Fermi du LUPM a travaillé sur la sensibilité à un signal de matière sombre dans les modèles à
dimensions supplémentaires et dans les modèles supersymétriques.
Après avoir montré que les prédictions d’un signal supersymétrique dans le cadre de modèles de supergravité
(mSUGRA) sont très dépendantes des programmes fournis par la communauté des phénoménologues (Isajet
ou Suspect), le groupe a conduit une étude indépendante du modèle phénoménologique considéré et où les
seuls paramètres libres sont la masse du candidat matière sombre, la section efficace d’annihilation et les
rapports de branchement des différents canaux d’annihilation. Le Centre Galactique est une des régions les
plus difficiles à analyser, compte tenu du nombre d’émetteurs potentiels et de l’émissivité du fond Galactique
diffus aux énergies du LAT.

Cette thématique de recherche se prolonge ainsi vers l’observation et la
compréhension fine de cette région, au-delà
de la stricte recherche d’un signal de matière sombre.
Outre le centre Galactique, les naines sphéroïdes représentent de très sérieux candidats pour la recherche
indirecte de matière sombre. Relativement proches, elles sont parmi les plus grosses sous-structures
de
matière sombre prédites par les simulations à N corps, et parmi les objets dont la dynamique est la plus
fortement dominée par elle. Le groupe a évalué la sensibilité du LAT à un signal en provenance des naines
sphéroïdes et conduit l’analyse des données au sein des collaborations Fermi et HESS. Ce travail a donné lieu
à une thèse soutenue à l’automne 2009, ainsi qu’à la première publication de la collaboration LAT sur le sujet
de la détection d’un signal de matière sombre. De nombreuses pistes de recherche sont à l’étude pour
améliorer les analyses en cours.

Par ailleurs, des membres de l’équipe IFAC (Interactions Fondamentales, Astroparticules et Cosmologie) du
laboratoire collaborent avec le groupe Fermi sur des travaux portant sur la production de rayonnement
gamma dans des scénarios supersymétriques non minimaux (AMSB, KaluzaKlein),
ou encore sur la
complémentarité des contraintes liées à la nucléosynthèse primordiale et à la recherche indirecte de matière
sombre. Ces études pourront s’avérer utiles à l’interprétation d’un éventuel signal détecté par Fermi sur le
long terme. Enfin, le projet d’étude de la synergie entre Fermi/HESS et le LHC dans le cadre de la matière
sombre froide, impliquant des membres du laboratoire et de l’expérience ATLAS , permettra dans
le futur d’extraire la meilleure physique possible de leurs données.