Matière noire : le plus puissant détecteur au monde capte un signal inexpliqué

Les scientifiques de l'expérience LUX-ZEPLIN (LZ), le détecteur de matière noire le plus sensible au monde, ont enregistré une interaction de particule unique qu'ils ne parviennent pas à expliquer avec la physique connue. Ce résultat, bien que loin de constituer une découverte, représente l'indice le plus prometteur à ce jour dans la quête de la matière noire, qui dure depuis des décennies.

Un événement unique qui défie toute explication

L'événement anormal, baptisé LZ.230616, a été présenté le 1er septembre lors de la conférence TeV Particle Astrophysics 2026 au Japon et a immédiatement attiré l'attention de la communauté des physiciens. L'article scientifique doit être soumis à la revue Physical Review Letters et publié sur arXiv.independent+2

LZ est installé à près de 1,6 kilomètre sous terre au Sanford Underground Research Facility, dans le Dakota du Sud. L'expérience utilise 10 tonnes de xénon liquide ultrapur pour détecter les infimes flashs de lumière qui signaleraient une collision entre la matière ordinaire et une WIMP, une particule massive interagissant faiblement, qui figure parmi les principales candidates pour expliquer la matière noire.sciencedaily+1

« Nous sommes très intrigués par la présence de cet événement dans les données, dans une zone où nous nous attendons à voir apparaître 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 brûler les étapes. Nous ne prétendons pas avoir découvert la matière noire. Mais nous avons observé quelque chose d'intéressant que nous souhaitons partager avec la communauté scientifique pour recueillir ses avis. »sci+1

Ce que révèlent les données

La collaboration a analysé 220 jours effectifs de données collectées entre mars 2023 et avril 2024, élargissant sa recherche au-delà des interactions de WIMP les plus simples pour inclure celles susceptibles de déposer davantage d'énergie dans le détecteur. Cet événement unique et atypique est apparu dans une région du jeu de données qui n'avait pas été examinée auparavant.independent+1

Le résultat affiche une signification de 2,6 sigmas, ce qui correspond à environ 0,5 % de chances qu'il s'agisse d'une fluctuation statistique due aux bruits de fond connus, soit bien en deçà du seuil de 5 sigmas requis pour revendiquer une découverte en physique des particules. S'il s'agit bien de matière noire, la WIMP responsable aurait une masse d'au moins 200 GeV/c², soit plus de 200 fois celle d'un proton, et orienterait les recherches vers un type d'interaction dépassant les modèles théoriques les plus simples.sciencedaily+2

« Nous ne pouvons pas expliquer LZ.230616 avec les bruits de fond que nous connaissons », a affirmé Hugh Lippincott, professeur de physique à l'université de Californie à Santa Barbara, qui a dirigé la revue interne.independent

Les prochaines étapes

Aaron Manalaysay, physicien au Lawrence Berkeley National Laboratory, qui gère LZ, a qualifié cet événement de « premier exemple, dans toutes les expériences auxquelles j'ai participé, d'une valeur aberrante qui semble valide sous tous les aspects ».sciencedaily

La collaboration dispose déjà d'environ deux fois plus de données collectées, actuellement en cours de calibrage et d'analyse. Ces observations permettront soit de renforcer l'hypothèse de la matière noire, soit de reléguer LZ.230616 à la longue liste des fluctuations statistiques qui ont déjà fait de fausses joies aux physiciens par le passé.independent+1