Chasse aux photons sombres avec un télescope à miroir express
L'univers est soutenu par une charpente invisible de matière noire. Peut-être qu'une partie de celle-ci est constituée de photons sombres, des copies fantomatiques de la lumière qui traversent la matière. L'expérience Dandelion a transformé un miroir sphérique en une oreille ultra-sensible : il collecte les photons sombres et les traduit dans le langage des ondes radio. 221 détecteurs, refroidis presque au zéro absolu, ont écouté ce murmure pendant 1480 minutes.
Le problème, c'est que le murmure est noyé dans le vacarme – le bruit thermique de la pièce et de l'électronique. Les physiciens ont utilisé l'spectroscopie comme une réduction de bruit : ils ont enregistré le fond avec des capteurs qui ne pointent pas vers la cible et l'ont soustrait des données principales.
Le silence est resté absolu. Mais il n'est pas inutile : pour la première fois, l'expérience a établi, grâce à des détecteurs quantiques de photométrie, la limite la plus stricte sur la capacité des photons sombres à se transformer en lumière ordinaire dans la gamme de masses 0.6–1.4 meV.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2602.18218
This paper presents the first results from the Dandelion experiment, a directional detection, which searches for 1 meV dark photon dark matter. We use a spherical mirror to convert dark photons into standard millimeter-wavelength photons that can then be detected with an array of 221 Kinetic Inductance Detectors (KIDs) cooled down to 150 mK within the KISS-NIKA camera ( (KIDs Interferometric Spectral Surveyor) and operating between 150 and 350 GHz. We used 1480 minutes of data to search for the signal of dark photons in the KID detectors, which is expected to be modulated due to the Earth's rotation. Our main challenge was to deal with a large background from room temperature and stray-light fluctuations. We used a de-correlation analysis to remove these background fluctuations. Templates of the background fluctuations were constructed from a Principal Component Analysis decomposition of detector measurements outside the expected Field of View trajectory of dark photons. We found that the dark photon signal was consistent with zero, giving a new upper limit on the dark photon's kinetic mixing, $$\chi$$, with masses between 0.6 meV and 1.4 meV. These are the first constraints on dark photons as a dark matter candidate using an array of KIDs at millimeter wavelength.
Un photon sombre d'une masse de 1 meV est un demi-million de fois plus léger que l'électron – la particule la plus légère ayant une masse non nulle.