Matière noire : en ne découvrant rien, les scientifiques établissent un nouveau record

C’est une longue quête qui vient de s’achever. Dans le Dakota du Sud, le détecteur de matière noire le plus sensible, Lux-Zeplin, a bouclé plus de neuf mois d’observation. Enfoui à plus de 1,5 km sous terre, l’instrument est rempli de sept tonnes de xénon liquide. Il vient d’établir un nouveau record dans la recherche de matière noire en ne découvrant aucune trace de cette particule exotique, rapporte New Scientist.

La matière noire est une matière hypothétique qui a été émise pour combler les lacunes entre certains principes de la physique et les résultats obtenus lors d’expériences et d’observations. Elle n’est pas visible à l’œil nu, ne rayonne pas, ne réfléchit pas et n’émet pas de lumière. Pour percer son mystère, les scientifiques tentent de l’observer à travers certaines expériences.

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« Le meilleur au monde pour ne pas trouver de matière noire »

Pour ce faire, il est possible de détecter l’effet qu’il induit sur la matière ordinaire, de le produire dans des accélérateurs de particules en créant des collisions de protons à haute énergie ou d’observer les produits d’annihilation de deux particules de matière noire qui interviennent dans le cosmos, explique le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA).

Le détecteur Lux-Zeplin permet de détecter les interactions de la matière noire avec la matière ordinaire. Grâce à lui, les scientifiques ont pu sonder la présence de particules massives faiblement interagissantes (ou WIMPs), qui constitueraient la matière noire, l’un des modèles scientifiques les plus avancés selon le CEA. Mais après 280 jours d’observation, le détecteur n’a pas identifié une seule WIMP.

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« Nous sommes les meilleurs au monde pour ne pas trouver de matière noire »a plaisanté Chamkaur Ghag, porte-parole de Lux-Zeplin et également professeur à l’University College de Londres, dans un communiqué.

Cette expérience est toutefois loin d’être un échec. Les physiciens ont fixé les contraintes les plus strictes jamais établies sur la nature de la matière noire. Il s’agit d’un nouveau record, dépassant de plus de cinq fois les dernières contraintes les plus élevées établies lors d’une expérience visant à observer la matière noire.

Une nouvelle expérience de 1 000 jours avec des critères plus précis

« Il s’agit d’une nouvelle avancée majeure, qui s’inscrit dans une longue série d’étapes similaires »explique Dan Hooper du Laboratoire national de l’accélérateur Fermi, qui n’a pas participé à la recherche. « Dans aucune de ces étapes, on peut dire que nous ne nous attendons à rien voir. Mais si nous prenons suffisamment de mesures, il ne semble pas improbable que nous puissions voir quelque chose. »

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Cette expérience a surtout resserré l’étau sur les conditions qui devraient conduire à l’observation des WIMPs. D’autant que le détecteur Lux-Zeplin n’a pas déployé toutes ses capacités au cours de l’expérience. Compte tenu des nombreuses pistes écartées, l’expérience devrait se poursuivre en affinant ses conditions de recherche. Désormais, 1 000 jours d’observation devraient aboutir à 2028. En fonction des résultats, c’est le modèle scientifique des particules massives qui pourrait être remis en cause.

Dan Hooper compare cette recherche à la traque d’un criminel. « Si vous essayez de résoudre une affaire de meurtre et que vous avez 20 suspects et que vous découvrez que 10 d’entre eux ont de bons alibis, vous ne vous dites pas : « Bon, je suppose qu’il n’y a pas eu de meurtre. » Vous avez juste une meilleure idée de qui pourrait être le bon suspect. » il explique. « Nous rayons certaines de nos probabilités de la liste, et la recherche devient plus étroite et plus ciblée – c’est à cela que ressemble le progrès dans ce domaine. »conclut le chercheur.