Matière noire : le détecteur le plus sensible au monde repère un signal inexpliqué

Le détecteur de matière noire le plus sensible au monde a enregistré une interaction particulaire unique et inexpliquée. Selon les chercheurs, il s'agit du signal potentiel de matière noire le plus convaincant jamais observé par l'expérience. Cette découverte, présentée lors de la conférence TeV Particle Astrophysics à Tendo, au Japon, est encore loin de ce que les physiciens exigent pour revendiquer une découverte, mais elle suscite un enthousiasme prudent parmi les 250 scientifiques de la collaboration LUX-ZEPLIN.

Un événement inattendu sous terre

L'expérience LZ, située à près de 1,6 kilomètre sous terre au Sanford Underground Research Facility dans le Dakota du Sud, utilise sept tonnes de xénon liquide pour traquer les WIMP (particules massives interagissant faiblement), l'un des principaux candidats pour la matière noire. La collaboration a identifié cet événement anormal dans des données collectées sur 220 jours d'observation entre mars 2023 et avril 2024, lors d'une recherche ciblant des signaux à plus haute énergie que ceux explorés dans les analyses précédentes.imperial

Le résultat présente une signification statistique de 2,6 sigma : un chiffre notable, mais inférieur au seuil de 5 sigma conventionnellement requis pour une découverte en physique des particules. Si cet événement était causé par de la matière noire, il orienterait les recherches vers un type de WIMP plus lourd que ce que de nombreux chercheurs prévoyaient initialement.imperial

« Nous sommes très intrigués de voir cet événement dans les données, dans la région où nous attendons la matière noire et où les bruits de fond concurrents sont très faibles », a déclaré Rick Gaitskell, professeur à l'université Brown et porte-parole de LZ. « Avec un seul événement, nous ne voulons pas nous emballer. Nous ne prétendons pas avoir observé de la matière noire. »imperial

Prudence et prochaines étapes

La collaboration a déjà collecté beaucoup plus de données que celles utilisées dans cette analyse. Les chercheurs vont maintenant examiner ces observations supplémentaires pour déterminer si le signal se renforce, s'estompe ou s'il peut être attribué à un bruit de fond jusqu'alors non identifié.imperial

Le professeur Henrique Araújo de l'Imperial College de Londres a souligné que « la recherche d'événements rares est également sensible aux bruits de fond rares, nous devons donc analyser plus de données pour en être sûrs ». À plus long terme, le projet d'observatoire d'événements rares XLZD, qui contiendrait environ dix fois plus de xénon liquide que LZ, pourrait entrer en service d'ici le milieu des années 2030 et serait capable de détecter des centaines d'interactions similaires.imperial

Une avancée parallèle dans la détection des neutrinos

Dans le cadre d'une autre avancée annoncée le 31 août au Laboratoire national du Gran Sasso en Italie, la collaboration XENON a fait part de la première observation de la diffusion d'électrons par des neutrinos solaires de basse énergie dans son détecteur XENONnT, atteignant un seuil d'énergie de neutrino d'environ 17 keV, le plus bas jamais enregistré. Le signal détecté est dominé par des neutrinos proton-proton, produits lors des réactions de fusion qui alimentent le Soleil. Ce résultat de 5 sigma démontre que la technologie conçue pour traquer la matière noire ouvre désormais de nouvelles perspectives en physique des neutrinos. Les deux expériences préparent le terrain pour XLZD, qui vise à porter la recherche de la matière noire et l'étude des interactions de particules rares à un niveau de sensibilité sans précédent.azoquantum+2