Il y a cinq fois plus de matière noire dans l’Univers que de matière normale, c’est-à-dire les atomes et les molécules qui composent le monde que nous connaissons, mais malgré son volume, la matière noire est notoirement difficile à repérer.
Pour tenter de mieux comprendre cette mystérieuse matière cachée, les scientifiques travaillent d’arrache-pied à la construction d’un nouvel instrument au laboratoire souterrain du Gran Sasso, en Italie, comme le rapporte Phys.org.
Et cela tombe bien, car les physiciens sont de plus en plus convaincus que la matière noire en collision pourrait être à l’origine d’une série de puissants rayons gamma observés au centre de la Voie lactée
Les chercheurs ont maintenant éliminé d’autres explications pour les rayons gamma, mais ils vont avoir besoin d’une confirmation plus directe de la matière noire afin de convaincre les sceptiques. C’est là qu’un appareil comme celui-ci pourrait s’avérer utile.
L’instrument s’appelle XENON1T et il est conçu pour être plus sensible que tout ce qui l’a précédé : 21 groupes de recherche des États-Unis, d’Allemagne, d’Italie, de Suisse, du Portugal, de France, des Pays-Bas, d’Israël, de Suède et des Émirats arabes unis ont uni leurs forces pour aider à construire la machine, qui a été inaugurée le 11 novembre.
Certains des plus grands esprits du monde recherchent la matière noire depuis plusieurs décennies, mais jusqu’à présent, les scientifiques n’ont pu l’observer qu’indirectement, par le biais de ses effets sur le reste de notre univers – nous savons qu’elle se trouve dans l’espace, mais nous ne pouvons pas l’observer directement car elle n’émet ni lumière ni énergie. Les experts pensent qu’une nouvelle particule élémentaire stable est au cœur de la matière noire, mais nous ne savons pas encore de quoi il s’agit.
XENON1T devrait contribuer à cette recherche. “Nous nous attendons à ce que plusieurs dizaines de milliers de particules de matière noire par seconde traversent la surface d’une ongle de pouce”, a déclaré Luca Grandi, de l’université de Chicago
“Le fait que nous ne les ayons pas encore détectées nous indique que leur probabilité d’interagir avec les atomes de notre détecteur est très faible, et que nous avons besoin d’instruments plus sensibles pour trouver la signature rare de cette particule.”
Le nouvel instrument occupe un site de 110 mètres de long, 15 mètres de large et 15 mètres de haut ; il est entouré d’un bouclier d’eau de 10 mètres de diamètre et de 1 400 mètres de roche solide pour bloquer les rayons cosmiques et le rayonnement de fond radioactif, tandis que l’instrument lui-même a une masse de 3 500 kilogrammes.
Au cœur du processus se trouve le xénon, un gaz noble ultra-pur, refroidi à -95 degrés Celsius pour le transformer en liquide. De minuscules éclairs de lumière traversant le xénon refroidi sont observés par 248 photodétecteurs sensibles pour détecter toute trace de particules de matière noire. Les chercheurs ont comparé l’installation à un thermos géant.
Et même si le XENON1T ne remplit pas sa tâche principale, une aide supplémentaire est déjà en route. “Bien sûr, nous voulons détecter la particule de matière noire”, a ajouté M. Grandi, “mais même si nous n’avons trouvé que quelques indices après deux ans, nous sommes en excellente position pour aller de l’avant, car nous préparons déjà la prochaine étape du projet, qui sera le XENONnT, beaucoup plus sensible.”