Résumé
Ce cours décrit les divers candidats pour la matière noire exotique. D’abord il faut préciser les avantages et défauts comparés des divers types de matière noire : froide, tiède ou chaude, selon que les particules se découplent du reste de l’univers alors qu’elles sont relativistes ou non. Le spectre de masse des halos noirs est très différent dans ces cas-là, par exemple dans le modèle de matière noire froide, qui est le modèle standard aujourd’hui, le nombre de petites structures est très élevé par rapport aux observations, un des problèmes majeurs du modèle. Nous décrivons ensuite les contraintes apportées par le principe de Pauli, si les particules sont des fermions, ou bien le théorème de Liouville dans tous les cas, puisque les particules ne sont pas dissipatives. Il s’avère que ce dernier théorème est le plus fort, et contraint les particules de matière noire à une masse supérieure à quelques keV. Le modèle standard et ses particules favorites les WIMPS sont discutées, de même le miracle des WIMPS qui sont des particules qui s’annihilent par interaction faible, et dont la densité relique aujourd’hui tombe juste à la valeur observée. Toutefois, les limites d’observation directe de WIMPS dans les laboratoires souterrains, et la non-détection de telles particules au LHC du CERN, justifient que d’autres candidats soient étudiés. Une grande quantité de possibilités est abordée, que ce soit des neutrinos stériles (matière noire tiède), ou bien des dimensions supplémentaires, qui feraient apparaitre une masse aux particules, etc.
