Au plus profond de la terre, dans le silence d'un cryostat (un conteneur réfrigéré), reposent des cristaux de plomb qui faisaient autrefois partie d'un navire romain antique. Ce matériau est presque sans bruit de fond : en deux mille ans, les isotopes instables se sont désintégrés, et il est désormais parfaitement pur pour la chasse aux événements les plus rares. L'expérience RES-NOVA a été construite pour capter la réponse neutrino d'une explosion de supernova dans notre Galaxie. Mais ces mêmes cristaux se sont révélés être un piège excellent pour les axions solaires, ces particules fantômes légères que personne n'a encore vues.

Les axions naissent dans le plasma brûlant du Soleil par plusieurs voies. Par exemple, un photon se transforme en axion dans le champ électrique d'un noyau – c'est l'effet Primakoff. Ou bien un électron, en freinant, émet une telle particule. Dans le cristal de tungstate de plomb (PbWO4), le processus inverse se produit : l'axion est absorbé, cédant son énergie à un électron ou créant un nouveau photon. Ainsi naît un signal – une minuscule élévation de température dans le détecteur. Un bolomètre ultra-sensible (un instrument pour mesurer des flux de chaleur infimes) peut le détecter.

L'analyse des premières données du prototype de 13 grammes a déjà donné des limites sur la force de l'interaction des axions avec les photons. Et ce, sans modèles de bruit de fond complexes, par une simple méthode statistique. À terme, avec une exposition d'une tonne-année (une mesure des données accumulées), RES-NOVA pourrait sonder simultanément trois canaux différents de couplage des axions : avec les photons, les électrons et les nucléons. Ainsi, le plomb ancien devient un pont entre l'astrophysique et la physique des particules.