Matière baryonique

La matière baryonique est le nom scientifique de la matière ordinaire : la matière des atomes et des gaz ionisés, constituée notamment de protons, de neutrons et d’électrons. C’est la matière que nous connaissons, celle qui forme les étoiles, les planètes, les océans, les roches et les êtres vivants. Malgré son apparente ubiquité dans notre quotidien, elle ne représente qu’environ 5% du contenu total de l’univers.

Pourquoi ce nom ?

En physique des particules, les baryons sont des particules composées de trois quarks. Les plus connus sont le proton et le neutron, qui constituent les noyaux atomiques. Le terme « matière baryonique » désigne donc par extension toute la matière composée de ces noyaux, par opposition à la matière noire (dont la nature est inconnue) et à l’énergie noire.

5% de l’univers

Dans le modèle cosmologique ΛCDM, les estimations donnent environ 68 % d’énergie noire, 27 % de matière noire et 5 % de matière baryonique dans le bilan de masse-énergie actuel. Une grande partie des baryons se trouve dans des gaz diffus, notamment autour des galaxies et entre elles. Les étoiles et les planètes ne représentent donc pas toute la matière ordinaire.

La matière baryonique manquante

Pendant longtemps, les astronomes n’arrivaient pas à localiser la totalité de la matière baryonique prévue par le modèle cosmologique. C’est le problème des baryons manquants. En 2018, des observations de XMM-Newton ont notamment mis en évidence du gaz chaud et diffus entre les galaxies, grâce à son absorption des rayons X d’une source située derrière lui. Ces recherches portent sur de la matière ordinaire difficile à repérer, pas sur la nature de la matière noire.

Le saviez-vous ?

Votre corps est composé de matière baryonique. Le carbone, l’oxygène et l’azote ont été produits par des générations d’étoiles. L’hydrogène a une autre histoire : ses noyaux proviennent principalement de l’univers primordial. La matière familière réunit ainsi des éléments d’origines différentes.

Questions fréquentes

La matière baryonique inclut-elle les électrons ?

Les électrons ne sont pas des baryons (ce sont des leptons), mais ils sont inclus dans le concept de matière ordinaire ou matière baryonique au sens large. Leur masse est négligeable devant celle des protons et neutrons, mais ils sont essentiels à la structure des atomes.

Quelle est la différence entre matière baryonique et matière noire ?

La matière baryonique est composée de protons et neutrons, interagit avec la lumière et est détectable. La matière noire est mise en évidence par ses effets gravitationnels ; sa nature microscopique reste inconnue et elle n’émet ni n’absorbe la lumière comme la matière ordinaire.

Pourquoi la matière baryonique est-elle si rare dans l’univers ?

La nucléosynthèse primordiale a formé des noyaux légers à partir des protons et neutrons déjà présents. Elle n’explique pas l’excès initial de matière sur l’antimatière. Les mécanismes proposés pour produire cet excès relèvent de la baryogenèse, dont l’origine physique reste à établir.