Un microphone hypersensible qui n'écoute pas le son, mais les frémissements de l'espace lui-même. C'est ainsi que fonctionnent les détecteurs d'ondes gravitationnelles — LIGO, Virgo, KAGRA. Leurs faisceaux laser parcourent des tunnels de plusieurs kilomètres et détectent si l'espace se comprime ou s'étire, ne serait-ce que d'un millième de la taille d'un proton. On utilise généralement ces instruments pour capter les collisions de trous noirs, mais ce même « microphone » pourrait aussi percevoir quelque chose de bien plus silencieux et omniprésent : la matière noire ultralégère.
Si l'Univers est rempli d'un champ invisible de particules très légères, ce champ peut légèrement « donner des coups de pied » à la matière ordinaire. Les miroirs du détecteur se mettraient alors à osciller à une fréquence unique, presque parfaitement pure — comme un diapason. Mais la Terre tourne, et le détecteur avec elle, s'orientant différemment par rapport au « vent » invisible de matière noire. De ce fait, la fréquence du signal varie légèrement au cours de la journée — une modulation apparaît. Les auteurs de l'étude ont remarqué un détail important : la nature de cette modulation dépend du spin (rotation interne) des particules de matière noire. Les particules de spin 1 « chantent » différemment des particules de spin 2, et à des fréquences inférieures à 30 hertz, cette différence peut être perçue.
Cette découverte n'est pas qu'une subtilité théorique. Les chercheurs ont montré qu'en intégrant l'analyse de la forme du signal dans les méthodes de recherche existantes sur les installations LIGO-Virgo-KAGRA, on peut améliorer de 36 % les contraintes sur l'existence de cette matière à basse fréquence. Autrement dit, même sans trouver de signal, nous pouvons affirmer avec beaucoup plus de certitude : « il n'existe pas de particules avec ces propriétés, du moins jusqu'à telle concentration ». C'est une étape importante dans le ratissage de l'immense « prairie » des formes possibles de la matière noire.
La deuxième réalisation de l'étude est technique. Les scientifiques ont proposé une méthode plus efficace pour comparer les données de deux détecteurs simultanément (corrélation croisée). Si un véritable signal de matière noire baigne toute la Terre, il se manifestera de manière cohérente dans les deux détecteurs, tandis que les bruits locaux ne le feront pas. La nouvelle implémentation de cette méthode dans le cadre de Band-Sampled-Data a augmenté la sensibilité de 42 % à basse fréquence et de 35 % à haute fréquence. Désormais, le « microphone » a une meilleure ouïe.
Ainsi, la chasse à l'invisible devient de plus en plus sophistiquée. La matière noire, qui maintient les galaxies ensemble comme une charpente invisible, continue d'échapper à la détection directe. Mais nous avons désormais un outil capable non seulement d'entendre un murmure, mais aussi de distinguer qui murmure — une « flèche » ou un « haltère ». Et même si le cosmos reste silencieux pour l'instant, nous apprenons à l'écouter avec une attention croissante, en filtrant chaque bruissement.
Les détecteurs d'ondes gravitationnelles sont si sensibles que même les vagues sur une côte lointaine influencent leurs mesures — le bruit microsismique de l'océan.
Dans le roman « La Forêt sombre » de Liu Cixin, des particules invisibles de matière noire sont utilisées comme vecteur parfaitement indétectable pour une arme mortelle.