Chasse aux particules invisibles dans les traces du spectre express
Le spectre du rayonnement gamma ressemble à une palissade : chaque raie est l'énergie exacte que le noyau a cédée au photon. Mais parfois, dans cette palissade, apparaissent des « fantômes » — des raies faibles, décalées d'une même quantité par rapport aux raies principales. Un tel décalage peut signifier qu'une partie de l'énergie est partie dans la création d'une particule légère que nous ne savons pas encore voir directement.
Les auteurs proposent de ne pas examiner des anomalies isolées, mais de chercher directement des « peignes » de spectroscopie : plusieurs raies satellites, espacées des raies mères d'un même pas énergétique Δ. Si de tels peignes sont trouvés pour différents noyaux cibles, ce sera un fort indice de l'existence d'une nouvelle particule, et non d'un bruit aléatoire ou d'un artefact du détecteur.
Pour l'expérience, il faut des détecteurs au germanium à haute résolution, capables de distinguer des raies très proches. Le bon choix de la cible est aussi important : les noyaux à structure simple donnent moins de faux candidats. Une telle approche pourrait ouvrir la voie à la détection de particules qui interagissent faiblement avec la matière ordinaire, mais qui naissent dans les transitions nucléaires.
Même une seule raie gamma peut avoir une largeur inférieure à la distance entre les raies voisines — c'est pourquoi les détecteurs au germanium sont refroidis à l'azote liquide pour que le bruit thermique n'élargisse pas le spectre.
Dans la série « Fringe », des scientifiques cherchaient des signaux provenant d'univers parallèles dans les spectres — là aussi, il fallait distinguer de faibles décalages du bruit.