Un immense réservoir d'eau ultrapure est caché profondément sous terre au Japon. Ses parois sont tapissées de milliers de lampes sensibles à la lumière qui capturent de faibles flashs — les traces de particules fantômes traversant la masse d'eau. Ce détecteur, Super-Kamiokande, a longtemps scruté le ciel à la recherche de l'écho neutrino d'anciennes explosions stellaires. Et soudain — un sursaut inattendu. À une énergie d'environ 20 MeV, un peu plus d'événements ont été enregistrés que ce que prédisaient les calculs. Les signaux supplémentaires sont faibles, mais les statistiques indiquent que ce n'est pas un simple frémissement de l'appareil.
D'où vient cet excès ? Les auteurs de la nouvelle étude proposent une explication audacieuse : peut-être que le détecteur a capté non pas des échos de supernovae, mais le « souffle » de la matière noire. Selon l'hypothèse, les particules de matière noire entrent en collision et se transforment directement en neutrinos — des particules légères, presque insaisissables. Pour expliquer le signal, la matière noire doit être relativement légère — avec une masse de quelques dizaines de MeV (millions d'électrons-volts). Pour comparaison : la masse de l'électron est d'environ 0,5 MeV, donc la particule candidate serait environ cent fois plus lourde que l'électron, mais toujours des milliers de fois plus légère que le proton. Une telle masse apparaît naturellement dans les extensions du modèle standard — l'ensemble de règles décrivant les particules et forces connues.
Si l'hypothèse est correcte, nous avons là la première véritable indication sur la nature de la matière noire — non pas via son attraction gravitationnelle, mais via la production directe de particules. D'autres télescopes à neutrinos, comme le futur JUNO en Chine, pourront vérifier cela. Leur sensibilité sera suffisante pour soit confirmer le signal, soit fermer l'hypothèse. En attendant, le détecteur géant continue de scruter les profondeurs de l'eau, attendant de nouveaux flashs qui révéleront de quoi est réellement faite la partie invisible de l'Univers.
L'eau du détecteur Super-Kamiokande est si pure que si vous y plongiez avec une lampe torche, vous ne verriez pas le faisceau — la lumière n'est diffusée que par les particules, qui y sont presque absentes.