Notre univers se compose à 95% de formes de matière et énergie dont la nature exacte nous est encore inconnue aujourd’hui. En particulier, de nombreuses sources de données      cosmologiques nous permettent de mettre en évidence le fait que 80% du contenu en matière serait constitué de matière noire. Cette nouvelle forme de matière interagit très faiblement avec la lumière mais aussi avec la matière dite “ordinaire”, celle qui nous compose et dont nous connaissons les propriétés fondamentales. Ce projet de recherche a pour but de déterminer les modèles théoriques viables et les signatures expérimentales associées à des particules de matière noire très faiblement couplées aux particules de matière ordinaire. En effet, même avec des interactions très supprimées les particules de matière noire peuvent laisser des signatures distinctives dans les expériences de physique des particules et en cosmologie. Parmi ces signatures nous étudierons la possibilité de déterminer les propriétés du secteur sombre de l’univers et du mécanisme de production de la matière noire dans l’univers primordial grâce à la production de particules au long temps de vie aux collisionneurs de particules ou dans les expérience de beam dump (arrêt de faisceaux). De façon complémentaire, nous effectuerons une analyse détaillée de l’impact des particules faiblement couplées sur la formation des structures à petites échelles, le fond de rayonnement cosmique, la nucléosynthèse primordiale et le signal à 21cm qui représente une nouvelle fenêtre sur l’histoire et l’évolution de l’univers primordial. Notre approche interdisciplinaire, qui se situe à l’interface entre la physique des particules et la cosmologie, est constamment guidée par les résultats expérimentaux. Notre but est de souligner de nouveaux aspects de la phénoménologie de la matière noire tout en proposant de nouvelles pistes pour sa détection. Porte-parole : Laura Lopez Honorez, Service de Physique théorique, Faculté des Sciences