Un détecteur souterrain capte un signal inexpliqué dans la quête de matière noire

Un seul flash de lumière à l'intérieur d'une cuve de xénon liquide, enregistré à près de 1,6 km sous le Dakota du Sud, a relancé l'une des quêtes les plus anciennes de la physique. Une équipe internationale de 250 scientifiques travaillant sur l'expérience LUX-ZEPLIN affirme que l'événement, détecté en juin 2023, pourrait représenter la première observation directe d'une particule de matière noire, bien qu'ils soulignent qu'il est loin d'être une découverte confirmée.

Un signal venu des profondeurs

Le détecteur LZ, situé dans l'ancienne mine d'or Homestake au Sanford Underground Research Facility, utilise sept tonnes métriques de xénon liquide ultra-pur pour traquer les WIMPs (particules massives interagissant faiblement), un candidat majeur pour la matière noire. En analysant 220 jours de données collectées entre mars 2023 et avril 2024, l'équipe a identifié une interaction qui ne correspond à aucune source de bruit de fond connue.cnn+1

Selon la collaboration, il n'y a que 0,5 % de chance que l'événement soit causé par une interférence ordinaire, ce qui en fait le signal lié à la matière noire le plus convaincant jamais enregistré par l'instrument. Sam Eriksen, chercheur associé à l'Université de Bristol et auteur principal de l'étude, a présenté ces résultats le 1er septembre lors de la conférence TeV Particle Astrophysics au Japon. L'équipe a également soumis un article à Physical Review Letters.dailygalaxy+2

"Avec un seul événement, nous ne voulons pas aller trop vite en besogne", a déclaré Rick Gaitskell, professeur à l'Université Brown et porte-parole de l'expérience LZ. "Nous ne prétendons pas avoir vu la matière noire. Mais nous avons observé quelque chose d'intéressant que nous voulons partager avec la communauté scientifique pour recueillir leurs avis."dailygalaxy

Loin de la découverte

Le résultat se situe actuellement à 2,6 sigma, soit environ une chance sur 200 qu'il s'agisse d'une fluctuation aléatoire. La physique des particules exige 5 sigma, ou environ une chance sur 3,5 millions, avant de déclarer une découverte. Alvine Kamaha, professeure adjointe de physique à l'UCLA et membre de la collaboration LZ, a déclaré dans un e-mail à CNN Warner Bros. Discovery, Inc. ↘ 0.25% qu'"un événement, à lui seul, est insuffisant" et que les chercheurs doivent observer si d'autres événements émergent à mesure que davantage de données sont collectées.mezha+1

L'équipe analyse désormais un ensemble de données plus récent couvrant 700 jours d'observations. Pour se prémunir contre tout biais inconscient, les chercheurs ont inséré des événements synthétiques imitant de véritables interactions de matière noire, qui ne sont supprimés qu'une fois l'analyse terminée.cnn+1

Une énergie inhabituelle et une question ouverte

L'événement détecté s'est produit à une énergie plus élevée que ce que prédisent la plupart des modèles WIMP. Tim M. P. Tait, physicien à l'Université de Californie à Irvine, qui ne fait pas partie de la collaboration, a déclaré que cela pourrait signifier que la matière noire "pourrait s'avérer plus particulière et extraordinaire que nous ne l'imaginions initialement". Tracy Slatyer, professeure au Massachusetts Institute of Technology, a convenu que cette énergie plus élevée est intrigante et a ajouté que, si elle est confirmée, le signal "pourrait servir de clé pour débloquer une mine d'informations sur la nouvelle physique".cnn

Une vérification indépendante pourrait provenir d'expériences similaires, notamment XENONnT en Italie et PandaX-4T en Chine. Pour l'instant, la communauté scientifique observe et attend. Comme l'a résumé Gaitskell : "La façon dont cela commence toujours, en termes d'obtention d'une nouvelle explication ou de vérification d'un nouveau modèle, doit commencer par un seul événement."oceanstatemedia+2