Chasse à la matière noire : une nouvelle frontière express

Original: "Light Dark Matter Search with 7.8 Tonne-Year of Ionization-Only Data in XENONnT"
· E. Aprile, J. Aalbers, K. Abe, M. Adrover, S. Ahmed Maouloud, L. Althueser, B. Andrieu, E. Angelino, D. Antón Martin, S. R. Armbruster, F. Arneodo, L. Baudis, M. Bazyk, V. Beligotti, L. Bellagamba, R. Biondi, A. Bismark, K. Boese, R. M. Braun, G. Bruni, G. Bruno, R. Budnik, C. Cai, C. Capelli, J. M. R. Cardoso, A. P. Cimental Chávez, A. P. Colijn, J. Conrad, J. J. Cuenca-García, V. D'Andrea, L. C. Daniel Garcia, M. P. Decowski, A. Deisting, C. Di Donato, P. Di Gangi, S. Diglio, K. Eitel, S. el Morabit, R. Elleboro, A. Elykov, A. D. Ferella, C. Ferrari, H. Fischer, T. Flehmke, M. Flierman, R. Frankel, D. Fuchs, W. Fulgione, C. Fuselli, F. Gao, R. Giacomobono, F. Girard, R. Glade-Beucke, L. Grandi, J. Grigat, H. Guan, M. Guida, P. Gyorgy, R. Hammann, C. Hils, L. Hoetzsch, N. F. Hood, M. Iacovacci, Y. Itow, J. Jakob, F. Joerg, Y. Kaminaga, M. Kara, S. Kazama, P. Kharbanda, M. Kobayashi, D. Koke, K. Kooshkjalali, A. Kopec, H. Landsman, R. F. Lang, L. Levinson, A. Li, I. Li, S. Li, S. Liang, Z. Liang, Y. -T. Lin, S. Lindemann, M. Lindner, K. Liu, M. Liu, F. Lombardi, J. A. M. Lopes, G. M. Lucchetti, T. Luce, Y. Ma, C. Macolino, G. C. Madduri, J. Mahlstedt, F. Marignetti, T. Marrodán Undagoitia, K. Martens, J. Masbou, S. Mastroianni, V. Mazza, A. Melchiorre, J. Merz, M. Messina, A. Michel, K. Miuchi, A. Molinario, S. Moriyama, M. Murra, J. Müller, K. Ni, C. T. Oba Ishikawa, U. Oberlack, S. Ouahada, B. Paetsch, Y. Pan, Q. Pellegrini, R. Peres, J. Pienaar, M. Pierre, G. Plante, T. R. Pollmann, F. Pompa, A. Prajapati, L. Principe, J. Qin, D. Ramírez García, A. Ravindran, A. Razeto, R. Singh, L. Sanchez, J. M. F. dos Santos, I. Sarnoff, G. Sartorelli, J. Schreiner, P. Schulte, H. Schulze Eißing, M. Schumann, L. Scotto Lavina, M. Selvi, F. Semeria, F. N. Semler, P. Shagin, S. Shi, H. Simgen, Z. Song, A. Stevens, C. Szyszka, A. Takeda, Y. Takeuchi, P. -L. Tan, D. Thers, G. Trinchero, C. D. Tunnell, K. Valerius, S. Vecchi, S. Vetter, G. Volta, B. von Krosigk, C. Weinheimer, M. Weiss, D. Wenz, C. Wittweg, V. H. S. Wu, Y. Xing, D. Xu, Z. Xu, M. Yamashita, J. Yang, L. Yang, J. Ye, M. Yoshida, L. Yuan, G. Zavattini, Y. Zhao, M. Zhong, T. Zhu
arXiv:2601.11296 · 2026-01-16 · CC BY 4.0 · 1 min
L'expérience XENONnT a établi un record d'insaisissabilité pour la matière noire.

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La matière noire est la colle invisible qui empêche les galaxies de se désagréger. Dès les années 1930, Fritz Zwicky l'a soupçonnée, et Vera Rubin a prouvé dans les années 1970 que sans elle, les étoiles s'éparpilleraient. Cette substance n'interagit presque pas avec la matière ordinaire : elle n'émet pas de lumière et traverse les atomes comme s'ils étaient du vide.

Le détecteur XENONnT est un lac de xénon liquide dans une grotte italienne, protégé par une épaisse couche de roche. Lorsqu'une particule de matière noire percute un noyau, une onde électrique parcourt le liquide, comme un caillou qui tombe dans une eau calme. Pendant 579 jours, les physiciens ont scruté cette surface, en travaillant à l'aveugle pour ne pas se tromper eux-mêmes.

Aucune secousse n'a été détectée. Mais ce silence a tracé une carte des interdits : on connaît désormais les interactions que la matière noire n'a certainement pas. La limite est telle qu'une particule traverserait des milliers d'années-lumière de plomb sans le moindre contact. L'expérience se heurte à la pluie de neutrinos : bientôt, le bruit de fond des neutrinos omniprésents se confondra avec les ondulations, et la chasse à l'aveugle deviendra impossible. Cela montre que le modèle standard est incomplet, et que le prochain détecteur devra distinguer le caillou des gouttes.

Pour éviter l'auto-tromperie, les physiciens ont travaillé à l'aveugle : jusqu'à la fin de l'analyse, ils ne savaient pas dans quelle région des données chercher les signaux. Cette « analyse aveugle » protège contre les coïncidences fortuites.

Scientifiques
Fritz ZwickyVera RubinFrank WilczekRoberto D. PecceiHelen QuinnR. Brent Tully
Notions
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