Extrait d'un communiqué de presse de l'Imperial College de Londres:
Les physiciens disent qu'ils sont plus près que jamais de trouver la source de la mystérieuse matière noire de l'Univers, après une année de recherche meilleure que prévu au détecteur de particules Compact Muon Solenoid (CMS), qui fait partie du Large Hadron Collider (LHC) au CERN à Genève .
Les scientifiques ont maintenant effectué la première série complète d'expériences qui brisent des protons ensemble à presque la vitesse de la lumière. Lorsque ces particules subatomiques entrent en collision au cœur du détecteur CMS, les énergies et les densités qui en résultent sont similaires à celles qui étaient présentes aux premiers instants de l'Univers, immédiatement après le Big Bang il y a environ 13,7 milliards d'années. Les conditions uniques créées par ces collisions peuvent conduire à la production de nouvelles particules qui auraient existé à ces premiers instants et ont depuis disparu.
Les chercheurs affirment qu'ils sont en bonne voie de pouvoir soit confirmer soit exclure l'une des principales théories qui pourraient résoudre bon nombre des questions en suspens de la physique des particules, connue sous le nom de supersymétrie (SUSY). Beaucoup espèrent qu'il pourrait être une extension valable pour le modèle standard de la physique des particules, qui décrit les interactions des particules subatomiques connues avec une précision étonnante mais ne parvient pas à incorporer la relativité générale, la matière noire et l'énergie sombre.
La matière noire est une substance invisible que nous ne pouvons pas détecter directement mais dont la présence est déduite de la rotation des galaxies. Les physiciens pensent qu'il représente environ un quart de la masse de l'Univers alors que la matière ordinaire et visible ne représente qu'environ 5% de la masse de l'Univers. Sa composition est un mystère, conduisant à des possibilités intrigantes de la physique jusqu'alors inconnue.
Le professeur Geoff Hall du Département de physique de l'Imperial College de Londres, qui travaille sur l'expérience CMS, a déclaré: «Nous avons fait un pas en avant important dans la chasse à la matière noire, bien qu'aucune découverte n'ait encore été faite. Ces résultats sont arrivés plus rapidement que prévu car le LHC et le CMS ont mieux fonctionné l'année dernière que nous l'osions espérer et nous sommes maintenant très optimistes quant aux perspectives de fixer la supersymétrie au cours des prochaines années. »
L'énergie libérée lors des collisions proton-proton dans CMS se manifeste sous forme de particules qui s'envolent dans toutes les directions. La plupart des collisions produisent des particules connues mais, en de rares occasions, de nouvelles peuvent être produites, y compris celles prédites par SUSY - connues sous le nom de particules supersymétriques ou «particules». La particule la plus légère est un candidat naturel pour la matière noire car elle est stable et CMS ne «verrait» ces objets que par l’absence de leur signal dans le détecteur, conduisant à un déséquilibre d’énergie et d’élan.
Afin de rechercher des sparticules, CMS recherche des collisions qui produisent deux ou plusieurs «jets» à haute énergie (grappes de particules se déplaçant approximativement dans la même direction) et une énergie manquante importante.
Le Dr Oliver Buchmueller, également du Département de physique de l'Imperial College de Londres, mais qui est basé au CERN, a déclaré: «Nous avons besoin d'une bonne compréhension des collisions ordinaires afin de pouvoir reconnaître les collisions inhabituelles lorsqu'elles se produisent. De telles collisions sont rares mais peuvent être produites par la physique connue. Nous avons examiné quelque 3 billions de collisions proton-proton et en avons trouvé 13 «semblables à SUSY», à peu près le nombre que nous attendions. Bien qu'aucune preuve de présence de particules n'ait été trouvée, cette mesure rétrécit considérablement la zone de recherche de matière noire. »
Les physiciens attendent maintenant avec impatience le lancement en 2011 du LHC et du CMS, qui devrait apporter des données qui pourraient confirmer la supersymétrie comme explication de la matière noire.
L'expérience CMS est l'une des deux expériences à usage général conçues pour collecter des données du LHC, avec ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS). Le groupe de physique des hautes énergies de l'Impériale a joué un rôle majeur dans la conception et la construction du CMS et maintenant de nombreux membres travaillent à la mission de trouver de nouvelles particules, y compris la particule de boson de Higgs insaisissable (si elle existe), et de résoudre certains des les mystères de la nature, tels que l'origine de la masse, pourquoi il n'y a pas d'anti-matière dans notre Univers et s'il y a plus de trois dimensions spatiales.
