La matière noire est cette masse invisible qui maintient les galaxies ensemble. Sa nature reste inconnue, mais l'un des candidats les plus prometteurs est l'axion, une particule ultra-légère qui interagit à peine avec la matière ordinaire. Pour l'attraper, des physiciens ont conçu un piège hybride.
Le piège est un résonateur transparent en couches. Lorsqu'un axion le traverse, il a une infime probabilité de se transformer en photon de rayonnement térahertz invisible. Les couches amplifient ce moment à plusieurs reprises. Ensuite, des atomes de rubidium gonflés à des tailles géantes (atomes de Rydberg) capturent ce photon et émettent un éclair visible. Un nanofil supraconducteur en sortie détecte même un quantum unique. En 10 jours de mesures, le détecteur pourrait sonder les axions au niveau prédit par la théorie quantique des interactions fortes — les axions QCD du modèle standard. Ce serait le premier contact direct avec la matière noire.
Le nom « axion » a été donné en hommage à une marque de lessive : les physiciens espéraient que la particule « laverait » les incohérences de la théorie.