À neuf heures du matin, le détecteur souterrain en Italie capte une faible lueur. Le soir, ces lueurs sont presque deux fois moins nombreuses. Ce n'est pas un dysfonctionnement, c'est la « météo sombre ».

Voilà comment se manifeste la matière noire – cette substance invisible qui n'émet pas de lumière mais attire les étoiles. Elle traverse constamment la Terre. Mais lorsqu'une particule traverse la roche, elle peut percuter un noyau atomique et perdre de l'énergie. Le matin, le détecteur fait directement face au vent galactique de ces particules : elles n'ont besoin de parcourir que quelques centaines de kilomètres. La nuit, la Terre a tourné, et les particules doivent alors traverser toute la planète – 12 700 kilomètres. Beaucoup restent bloquées, et le flux faiblit. Chaque jour, la rotation de la Terre module la puissance de cette pluie invisible.

Le détecteur enregistre les particules d'une autre manière. Elles peuvent arracher un électron à un atome d'argon, ce qui laisse un signal électrique. Ce signal témoigne d'une interaction via l'électromagnétisme. Mais le trajet à travers la Terre dépend d'autre chose – des collisions avec les noyaux. En comparant les signaux du matin et du soir, les scientifiques séparent ces deux types d'interaction. Dans le modèle standard – cet ensemble de règles qui décrit les particules connues – il n'y a pas de place pour la matière noire. Une hypothèse introduit alors un photon sombre – une particule médiatrice semblable au photon ordinaire, mais issue du monde noir. Dans un tel modèle, la force de l'interaction avec les électrons et avec les noyaux est étroitement liée. Tout écart par rapport à cette relation serait un indice d'une physique plus complexe.

La simulation numérique a montré que la forme du signal quotidien est très sensible à la diffusion nucléaire. L'analyse des données du détecteur DarkSide-50, effectuée sans tenir compte de l'heure de la journée, a déjà fourni une contrainte forte : l'interaction nucléaire doit être plus faible qu'un certain seuil. Les futurs détecteurs, fonctionnant pendant des années et répartis dans différentes parties du globe, pourront lire la « météo sombre » comme les météorologues lisent les nuages.

Chaque jour, la Terre mène elle-même une expérience. Scrupuleusement, le détecteur sous le massif du Gran Sasso enregistre les signaux du matin et du soir. Et un jour, ce pouls quotidien ne racontera pas seulement la « météo » souterraine, mais aussi la structure de l'Univers.