Chasseurs de matière noire : comment voir l'invisible express
La matière noire est une substance invisible qui maintient les galaxies ensemble mais n'émet pas de lumière. Attraper ses particules, c'est comme entendre un murmure dans une salle bruyante. Les détecteurs ordinaires n'entendent que les coups forts, tandis que les signaux faibles se noient dans le bruit.
Dans l'argon liquide, une particule de matière noire qui entre en collision avec un noyau atomique produit une étincelle de lumière et un nuage de charges. Mais lors d'un choc faible, l'étincelle est à peine visible. Les scientifiques ont ajouté une correction aux calculs qui tient compte de la manière dont le champ électrique à l'intérieur du noyau renforce l'interaction lors des collisions lentes. C'est comme régler un microphone pour capter les sons faibles. Désormais, le détecteur avec des photomultiplicateurs en silicium (qui comptent chaque photon) peut détecter un choc mille fois plus faible qu'avant.
Une autre approche est un détecteur à bits quantiques. Un bit quantique (qubit) est comme un pendule hypersensible qui oscille au moindre souffle. Deux puces côte à côte : l'une capte les vibrations, l'autre les lit. Une particule de matière noire qui traverse fait vibrer les atomes de la puce, et le qubit le remarque. Un tel détecteur peut ressentir une énergie de 30 milliélectronvolts — un milliard de fois moins que ce qu'il faut pour soulever un grain de poussière d'un cheveu.
Ces astuces aideront à rechercher les particules légères de matière noire qui traversaient auparavant les détecteurs sans être remarquées. Peut-être entendrons-nous bientôt leur murmure pour la première fois.
L'énergie de 30 milliélectronvolts est si faible qu'elle suffirait à peine à déplacer un électron sur une distance de quelques atomes.