Un piège à hydrogène pour la matière noire express
La matière noire est invisible, mais on peut la surprendre au rebond. L'hydrogène intégré dans un film de carbone agit comme une boule de billard : lorsqu'une particule de matière noire le percute, le proton s'échappe. Cette éjection est précisément le signal recherché.
Les auteurs de l'idée proposent de recouvrir le détecteur de carbone hydrogéné, un matériau que l'on sait déjà produire en couches minces. Une particule de matière noire dont la masse se situe entre 1 et 100 MeV (soit la masse de plusieurs électrons) frappe le noyau d'hydrogène et éjecte un proton en ne perdant presque aucune énergie. On parle de processus quasi élastique : c'est comme si la boule de billard incidente ne ralentissait presque pas, tandis que la seconde boule file vers l'avant.
Un détecteur à base d'un tel film est simple et bon marché. Il ne nécessite ni températures cryogéniques ni électronique complexe. De plus, la direction d'éjection du proton conserve celle de l'impact, ce qui permet de distinguer le signal de la matière noire du bruit de fond aléatoire, à la manière d'un écho en montagne qui aide à localiser la source d'un son.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2602.02694
We propose hydrogenated carbon structures as targets with a remarkable sensitivity to dark matter-nucleon interactions, in the mass range between the 1 MeV and 100 MeV. The ejection of a proton following the interaction with a dark matter particle is a quasi-elastic process, with an extremely small energy threshold, and a clear experimental signature. The proposed detectors are simple, technologically ready, and inexpensive. Yet, they can be considerably more sensitive than current experiments. They also allow strong directionality, to be used towards efficient background rejection.
L'hydrogène est l'élément le plus abondant de l'Univers, et il est parfaitement adapté à la capture de la matière noire, car son noyau, un proton unique, peut être éjecté même par un impact faible.