Trois ans après le début de sa construction, le détecteur de matière noire le plus sensible jamais construit a servi sa première série de résultats – et il fonctionne exactement comme ses fabricants l’avaient prévu.
La machine XENON1T, dont la matière noire, qui, selon les physiciens, représente plus de 85 % de la matière dans l’ensemble de l’Univers, a fait l’objet d’un premier article en 2015, est notre meilleure chance de trouver la matière noire, notoirement insaisissable
Bien que les résultats publiés ne représentent que 34 jours de données, les scientifiques ont confirmé que XENON1T a atteint le niveau de fond à basse énergie le plus bas jamais atteint par une expérience sur la matière noire. En d’autres termes, si quelque chose peut repérer les faibles ondulations de la matière noire dans le bruit de fond de l’Univers, c’est bien XENON1T.
Il n’a pas encore vu de matière noire, mais l’équipe à l’origine du projet est satisfaite des résultats obtenus jusqu’à présent.
“Je pense que le plus excitant est le fait que le détecteur fonctionne comme nous l’attendons”, a déclaré l‘un des chercheurs, Laura Baudis, de l’université de Zurich, en Suisse, à Ryan F. Mandelbaum, sur Gizmodo.
XENON1T a pour mission de détecter les interactions entre les particules massives à faible interaction (WIMP) – qui, selon les scientifiques, pourraient représenter la matière noire – et la matière ordinaire.
La difficulté consiste à réduire suffisamment les interférences extérieures dues à la radioactivité naturelle pour être en mesure de voir ces très légères secousses si et quand elles se produisent.
C’est pourquoi XENON1T est situé à environ 3 600 mètres sous terre et est rempli de 2 000 kilogrammes de xénon liquide, une substance qui devrait s’animer lorsqu’elle sera frappée par un WIMP.
Les interactions entre les particules dans le xénon liquide provoquent des flashs lumineux. Les scientifiques espèrent pouvoir suivre ces flashs et utiliser d’autres mesures et durées de la chambre pour déterminer s’il s’agit de matière noire.
Le premier mois n’a pas encore donné de résultats, mais ce n’est pas nécessairement une surprise. Comme l’explique Gizmodo, c’est comme si vous mettiez un bol dans votre jardin et attendiez qu’un météore le frappe : 34 jours sans impact ne signifient pas que les météores n’existent pas.
Une autre étude publiée l’année dernière n’a pas non plus permis de trouver de la matière noire, mais toute recherche supplémentaire est utile. Même si aucune matière noire n’est trouvée, cela permet d’affiner la prochaine recherche.
La première série de résultats n’a pas encore fait l’objet d’un examen par les pairs, il faut donc les considérer comme des résultats préliminaires pour le moment, mais l’équipe est encouragée par ce qu’elle a vu jusqu’à présent.
“Les WIMPs ne sont pas apparus lors de cette première recherche avec XENON1T, mais nous ne les attendions pas non plus si tôt”, a déclaré l’un des membres de l’équipe de recherche, Elena Aprile, de l’université Columbia.
“La meilleure nouvelle est que l’expérience continue à accumuler d’excellentes données qui nous permettront de tester assez rapidement l’hypothèse WIMP dans une région de masse et de section transversale avec des atomes normaux comme jamais auparavant.”
Plusieurs autres tentatives de détection de la matière noire sont en cours, qu’elles utilisent des substances différentes du xénon ou des équipements totalement différents, comme le Grand collisionneur de hadrons (LHC).
Nous avons également vu des données suggérant l’existence de la matière noire recueillies à partir de la Station spatiale internationale (ISS). En fait, c’est surtout grâce aux observations de l’espace lointain que les scientifiques pensent que la matière noire existe.
La chasse se poursuit, mais XENON1T s’est déjà révélé être un nouvel outil important que les scientifiques peuvent utiliser dans leur recherche.
“Une nouvelle phase dans la course à la détection de la matière noire à l’aide de détecteurs massifs à très faible bruit de fond sur Terre vient de commencer avec XENON1T”, déclare M. Aprile. “Nous sommes fiers d’être à la pointe de la course avec cet étonnant détecteur, le premier de son genre.”
Les résultats initiaux ont été publiés sur le site Web des préimpressions, arXiv.org.
Correction : Une version antérieure de cet article indiquait que la matière noire “représente plus de 85 % de la masse de l’Univers tout entier”. Nous avons maintenant précisé que ce pourcentage s’applique spécifiquement à la matière et non à la masse.