Le laser à rayons X LCLS-II, en Californie, émet de brèves impulsions puissantes, comme un stroboscope en boîte de nuit. Entre les impulsions, il reste des pauses sombres d'une durée de 26,9 nanosecondes (milliards de seconde). C'est précisément dans ces pauses que les physiciens veulent capturer la matière noire, cette substance mystérieuse qui n'émet pas de lumière mais attire la matière ordinaire par sa gravité.
L'idée est la suivante : pendant la pause entre deux impulsions du laser, envoyer un électron unique sur une fine plaque. Si la matière noire existe sous forme de particules légères, il arrive parfois que l'électron entre en collision avec elle et lui cède une partie de son énergie. Alors, après la plaque, le détecteur verrait que l'électron a perdu de l'énergie alors que rien de visible n'a été produit. Cette « disparition » serait le signal de la matière noire.
Mais il y a un obstacle : même pendant les pauses entre les impulsions, des électrons parasites peuvent circuler dans l'accélérateur, ce qu'on appelle le courant sombre. Cela crée un bruit de fond qui pourrait fausser la mesure. Les scientifiques ont assemblé un prototype de détecteur à base de scintillateurs, des plaques qui émettent un éclair de lumière au passage d'une particule. Ils l'ont placé sur le trajet du faisceau et ont compté combien d'électrons parasites arrivent pendant les pauses. Résultat : ils sont très peu nombreux, des millions de fois moins que ce qui serait nécessaire pour un signal utile. C'est une bonne nouvelle : les intervalles vides du laser sont vraiment propres, et on pourra y chercher la matière noire.
Ainsi, les pauses entre les impulsions du laser ne sont pas un temps mort, mais un couloir silencieux où l'on peut entendre le murmure de la matière noire. Si l'expérience réussit, nous attraperons pour la première fois la particule qui constitue la majeure partie de la matière de l'Univers.
La distance entre les paquets d'électrons dans le LCLS-II est de 26,9 nanosecondes. Pendant ce temps, la lumière parcourt seulement 8 mètres, tandis que l'électron dans l'accélérateur parcourt moins d'un centimètre.