Une casserole sur la cuisinière chante lorsque l'eau bout. Une tasse en cuivre vide peut aussi « chanter » à la fréquence des ondes radio, si une particule de matière noire naît à l'intérieur. Ces particules sont appelées axions et, selon une hypothèse, elles remplissent toute la galaxie d'un nuage invisible. À l'intérieur d'une cavité métallique, un axion se transforme parfois en photon, une particule de lumière. Si la cavité est accordée sur la bonne fréquence, le photon résonne comme une voix dans une salle de bain, et on peut le capter avec un récepteur sensible.

Le problème est que plus l'axion est lourd, plus la fréquence est élevée et plus la cavité doit être petite. Pour une fréquence d'environ 23 gigahertz (soit mille fois plus que celle d'un micro-ondes), il faut une cavité de la taille d'une pièce de monnaie. Une telle pièce capte trop peu de particules, et le bruit de l'instrument augmente aux hautes fréquences. Des physiciens du Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) ont décidé d'assembler une batterie de ces pièces : plusieurs dizaines de cavités identiques fonctionnant comme une seule grande antenne. Chaque cavité est comme un musicien dans un orchestre : seul, le son est faible, mais ensemble, ils jouent fort et en harmonie.

Pour que l'orchestre ne joue pas faux, chaque cavité doit être accordée sur la même note. On insère une tige mobile à l'intérieur, comme un piston dans un tuyau d'orgue. En la déplaçant, on modifie la fréquence de résonance. Dans cette nouvelle étude, la tige est combinée à une antenne qui capte le signal. Le résultat est la première batterie au monde de cavités accordées fonctionnant dans la gamme de 22,88 à 22,93 gigahertz. Cela correspond à une masse d'axion d'environ 95 microélectronvolts, soit cent milliards de fois plus légère qu'un électron.

Pour l'instant, la batterie n'a pas trouvé de matière noire, mais elle a prouvé que la technologie fonctionne. La prochaine étape est d'assembler des centaines, voire des milliers de cavités, pour entendre même le murmure le plus ténu des axions. S'ils existent, un tel orchestre jouera un jour la note tant attendue.