De tous les différents détecteurs de matière noire dans le monde, un seul a toujours donné un signal positif. Les résultats de l’expérience DAMA en Italie font l’objet d’un vif débat – et maintenant deux expériences cherchant à le vérifier en utilisant les mêmes matériaux ont donné des résultats contradictoires.
ANAIS, un détecteur de matière noire géré par l’université de Saragosse au laboratoire souterrain de Canfranc en Espagne, a fourni des résultats qui semblent contredire ceux de DAMA.
Mais COSINE-100, exploité par une collaboration entre le Korea Invisible Mass Search et l’université de Yale au laboratoire souterrain de Yangyang en Corée du Sud, a maintenant produit de nouveaux résultats. Ces résultats sont similaires à ceux d’ANAIS, mais aussi un peu plus proches des résultats de DAMA au cours des 20 dernières années.
Ce dernier rapport de COSINE-100 intervient également après l’annonce, il y a quelques mois à peine, que les résultats de la collaboration ne soutenaient pas les conclusions de DAMA sur la matière noire.
En outre, les deux expériences ne présentent que des résultats préliminaires qui doivent encore être examinés par des pairs. Alors, que faut-il penser de tout cela ?
La matière noire est l’un des plus grands mystères de l’Univers. Il existe quelque chose qui génère une force gravitationnelle qui ne peut être expliquée par la matière détectable. La façon dont les étoiles et les galaxies bougent indique que jusqu’à 85 % de la matière de l’Univers est en fait de la matière noire.
Nous ne l’avons pas encore détectée, mais elle pourrait produire des signatures que nous avons la capacité de détecter, si nous pouvons affiner notre technologie et savoir quoi chercher.
L’une de ces signatures potentielles est produite par d’hypothétiques “particules massives à faible interaction”, appelées WIMP. Si ces particules existent, nous devrions être en mesure de les détecter par le biais de leurs collisions avec des électrons ou des noyaux atomiques, qui feraient reculer les particules chargées sur Terre, produisant une lumière qui pourrait être captée par des détecteurs à xénon liquide ou à cristaux.
DAMA enregistre les détections de WIMP depuis 1995, observées sous la forme d’une fluctuation annuelle du nombre d’éclairs lumineux détectés.
En raison de l’orbite de la Terre autour du Soleil, et de l’orbite du système solaire autour du centre galactique, la Terre devrait théoriquement être exposée au flux de matière noire provenant du halo galactique, avec un pic autour du 2 juin et un creux autour du 2 décembre.
En effet, plus nous nous déplaçons rapidement dans l’espace, plus la matière noire devrait nous frapper, et le milieu de l’année est le moment où les vitesses orbitales de la Terre et du système solaire se combinent.
C’est exactement ce que les scientifiques du DAMA affirment que leurs résultats montrent, mais aucun autre détecteur de matière noire n’a réussi à le reproduire, pas même XENON1T, considéré comme notre meilleure chance de trouver cette matière insaisissable.
Cependant, XENON1T utilise des détecteurs au xénon liquide. Quant à DAMA, il utilise des détecteurs à cristaux d’iodure de sodium dans un réservoir rempli de scintillateur liquide pour marquer les muons des rayons cosmiques. C’est donc aussi ce qu’ont utilisé ANAIS et COSINE-100.
Mais malgré tout cela, nous sommes toujours dans le territoire de l’emoji haussement d’épaules.
Les données d’ANAIS ont révélé des fluctuations, mais elles n’étaient pas synchronisées avec le pic de juin et le creux de décembre de DAMA. Et, bien que le résultat de COSINE-100 soit plus proche de celui d’ANAIS, il “confirme que le signal de modulation de DAMA ne peut pas provenir d’un WIMP standard & [modèle de halo standard] avec [iodure de sodium]”, ont déclaré les chercheurs.
Alors, pourquoi ces expériences, toutes si similaires, produisent-elles des résultats si différents ? Quelqu’un fait-il quelque chose de mal ? De légères différences dans les détecteurs sont-elles à blâmer ? Si cette intrigue s’épaississait davantage, elle deviendrait de la bouillie congelée.
“Il n’y a pas vraiment de conclusion à tirer à ce stade, si ce n’est un suspense croissant”, a déclaré à Nature le physicien et spécialiste de la matière noire Juan Collar, de l’université de Chicago (Illinois). “Mais les instruments semblent avoir une sensibilité suffisante pour donner des résultats concluants bientôt”
Il faudra probablement encore quelques années d’observations avant que les physiciens ne soient plus près de dévoiler la vérité. Nous attendons avec impatience.
Les résultats de COSINE-100 ont été présentés à la conférence Results and Perspectives in Particle Physics le 12 mars. Les résultats d’ANAIS ont été publiés sur arXiv.