Radio axionique : comment entendre l'invisible express

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Dans une ville bruyante, on essaie d'entendre un grillon. Il est discret, et autour, les voitures grondent. Pour capter son chant, on installe un microphone sensible et on appuie sur le bouton de réduction du bruit. C'est à peu près ainsi que les physiciens traquent les axions — des particules hypothétiques qui pourraient être cette fameuse matière noire qui maintient les galaxies ensemble.

Les axions, s'ils existent, ne touchent presque pas la matière ordinaire. Mais dans un champ magnétique intense, ils peuvent se transformer brièvement en ondes radio — un signal faible à une fréquence donnée. Le problème, c'est que ce signal est très faible, et pour le détecter, on construit généralement des aimants de la taille d'une pièce, bourrés d'énergie. C'est cher, compliqué, et cela revient à essayer d'entendre un grillon en faisant hurler une sirène.

Les auteurs proposent une autre approche. Au lieu d'un seul aimant puissant, un tube solénoïde étroit, assemblé à partir d'anneaux individuels. Et l'astuce principale : capter le signal non pas à l'intérieur de ce tube, mais à l'extérieur, grâce à des circuits résonants (résonateurs LC), accordés comme un récepteur radio sur la fréquence voulue. Cette astuce réduit considérablement l'énergie requise de l'aimant, tout en conservant la chance de capturer un axion.

La nouvelle approche ouvre la voie à une expérience dans la gamme de 30 à 200 mégahertz (c'est comme les fréquences de la radio FM). Et à terme, à une recherche plus vaste sur des fréquences allant jusqu'à 30 mégahertz, où pourraient se cacher des axions nés dans les premiers instants de la vie de l'Univers. Tout cela, sans aimants géants et avec un budget raisonnable.

Ainsi, le grillon discret obtient son microphone. Et s'il se met à chanter, nous saurons enfin de quoi est réellement faite la partie invisible du cosmos.