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Signal inhabituel dans un détecteur de matière noire : bientôt une découverte majeure en physique ?

La collaboration internationale Xenon 1T, qui traque depuis des années la matière noire, a fait savoir qu’elle pourrait avoir détecté des particules hypothétiques et jusqu’ici insaisissables : les axions. Nous avons interrogé l'une de ses membres, la physicienne Sara Diglio, pour faire le point sur cette annonce.


Vient-on de commencer à percer l'un des plus grand mystères de l'Univers… ou a-t-on seulement capté un bruit de fond sans importance ? C'est une question à laquelle les chercheurs de l'expérience Xenon 1T, du nom du détecteur de particules de matière noire de Gran Sasso, en Italie, ne peuvent encore répondre. Mais la détection d'un intriguant excès d'événements dans les données, rapporté le 17 juin 2020 dans un article encore en prépublication, a de quoi susciter une léger frémissement dans le monde de la physique subatomique. Enfoui à 1.500 mètres de profondeur sous le massif des Abruzzes, Xenon 1T est actuellement le détecteur le plus grand et le plus sensible dédié à la recherche de matière noire. Il consiste, pour faire simple, en une cuve de 3,2 tonnes de xénon liquide flanquée d'une multitude de détecteurs. Depuis sa première collecte de données en 2016, la centaine de physiciens de la collaboration Xenon espère repérer la brève émission de lumière provoquée par l'interaction entre les atomes de xénon et d'hypothétiques particules de matière noire baptisées Weakly Interacting Massive Particles, ou WIMPs. Les WIMPs, qui auraient une masse relativement élevée tout en étant quasi-indétectables (elles ne brillent pas et n'interagissent presque pas avec la matière ordinaire), constituent à ce jour la meilleure solution pour expliquer ce qu'est la matière noire. Sauf que Xenon1T n'en a encore jamais repéré la moindre trace.

C'est bien ce qu'il faut comprendre ici : les scientifiques oeuvrant à Gran Sasso ne prétendent pas avoir enfin trouvé de matière noire (ni avoir détecté une particule – ici l'axion – qui pourrait la constituer). Ils affirment seulement avoir observé un taux d'événements imprévus dont la source n'a pas encore été identifiée. Pour mieux comprendre en ce que signifie cette "anomalie", et ce qu'elle pourrait nous amener à découvrir, nous avons interrogé Sara Diglio, physicienne à Subatech (Université de Nantes/CNRS) et membre de la collaboration Xenon. Sciences et Avenir : Qu'avez-vous exactement observé dans le détecteur géant Xenon 1T ? Sara Diglio : Pour la première fois depuis le début de nos expérimentations en 2016, nous sommes face à un excès d'événements, autrement dit à un nombre de collisions d'atomes de xénon avec des particules plus élevé que celui auquel nous nous attendions.


Source : https://www.sciencesetavenir.fr/fondamental/particules/signal-inhabituel-dans-un-detecteur-de-matiere-noire-bientot-une-decouverte-majeure-en-physique_145335

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