Matière noire: c'est invisible, c'est insaisissable, c'est controversé… et c'est partout - dans l'Univers, oui, mais surtout dans le monde de l'astrophysique, où les chercheurs tentent de révéler sa véritable identité depuis des décennies.
Désormais, les scientifiques de l'expérience internationale SuperCryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS) signalent la détection d'une particule qui constituerait la matière noire: une particule massive à faible interaction, ou WIMP. Selon un communiqué de presse de la Texas A&M University (dont le physicien des hautes énergies Rupak Mahapatra est le chercheur principal de l'expérience), SuperCDMS a identifié un signal de type WIMP au niveau 3-sigma, ce qui indique une probabilité réelle de découverte de 99,8%. - un «indice concret», comme on l'appelle.
"En physique des hautes énergies, une découverte n'est revendiquée qu'à 5 sigma ou mieux", a déclaré Mahapatra. «C'est donc certainement très excitant, mais pas totalement convaincant par rapport aux normes. Nous avons juste besoin de plus de données pour en être sûr. Pour l'instant, nous devons vivre avec cette allusion alléchante de l'un des plus grands puzzles de notre temps. "
S'il s'agit bien d'un WIMP, ce sera la première fois qu'une telle particule sera directement observée, ce qui donnera un meilleur aperçu de ce qu'est la matière noire… ou pas.
Notamment insaisissable, les WIMP interagissent rarement avec la matière normale et sont donc difficiles à détecter. Les scientifiques croient parfois rebondir ou se disperser comme des boules de billard à partir de noyaux atomiques, laissant derrière eux une petite quantité d'énergie pouvant être suivie par des détecteurs profondément enfouis, des collisionneurs de particules tels que le grand collisionneur de hadrons au CERN et même des instruments dans l'espace comme le Spectromètre magnétique alpha (AMS) monté sur la Station spatiale internationale.
L'expérience CDMS, située à un demi-mille sous terre de la mine Soudan dans le nord du Minnesota et gérée par le Laboratoire national d'accélérateur Fermi du Département de l'énergie des États-Unis, recherche de la matière noire depuis 2003. L'expérience utilise une technologie de détection très sophistiquée et une analyse avancée des techniques permettant à des cibles de germanium et de silicium cryogéniquement refroidies (température nulle presque absolue à -460 degrés F) de rechercher le rare recul des particules de matière noire.
Cette détection nouvellement annoncée provient en fait de données acquises au cours d'une phase antérieure de l'expérience.
"Ce résultat provient de données prises il y a quelques années à l'aide de détecteurs au silicium fabriqués à Stanford qui sont maintenant disparus", a déclaré Mahapatra. «L'intérêt accru pour la région WIMP de faible masse nous a motivés à terminer l'analyse de l'exposition au détecteur de silicium, qui est moins sensible que le germanium pour les masses WIMP supérieures à 15 giga-électron-volts [un GeVa est égal à un milliard d'électrons volts] mais plus sensible pour les masses inférieures. L'analyse a abouti à trois événements et le contexte estimé est de 0,7 événement. »
Bien que Mahapatra affirme que le résultat est certainement encourageant et mérite une enquête plus approfondie, il prévient qu'il ne devrait pas être considéré comme une découverte pour l'instant.
"Nous ne sommes sûrs qu'à 99,8% et nous voulons être sûrs à 99,9999%", a déclaré Mahapatra. «Chez 3-sigma, vous avez un soupçon de quelque chose. Chez 4-sigma, vous avez des preuves. Chez 5-sigma, vous avez une découverte. »
«En médecine, vous pouvez dire que vous guérissez 99,8% des cas, et ça va. Quand vous dites que vous avez fait une découverte fondamentale en physique des hautes énergies, vous ne pouvez pas vous tromper. "
- Dr Rupak Mahapatra, chercheur principal SuperCDMS, Texas A&M University
La collaboration se poursuivra pour sonder ce secteur WIMP à l'aide des détecteurs au germanium en fonctionnement de l'expérience SuperCDMS Soudan et envisage d'utiliser des détecteurs au silicium de 6 pouces plus grands et plus avancés développés au Texas A&M Department of Electrical Engineering dans de futures expériences.
L'équipe a détaillé ses résultats dans un article publié dans arXiv qui finira par apparaître dansLettres d'examen physique. Mahapatra annoncera également les résultats aujourd'hui à 12 heures. CDT dans une conférence au Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy.
Source: Texas A&M University
(En savoir plus sur la matière noire ici et ici.)
