Un immense stade rempli de personnes vêtues de noir. Vous êtes à l'extérieur et tentez de deviner ce qui se passe à l'intérieur, sans voir personne. Mais si deux personnes se heurtent et échangent des maillots fluorescents, vous remarquerez un éclair de couleur. C'est exactement ainsi que les astronomes cherchent la matière noire : elle est invisible, mais lors de rares collisions, ses particules produisent des particules ordinaires, dont des photons de très haute énergie — des rayons gamma. Si les particules sont identiques, l'énergie des photons est toujours la même, et une « raie » fine et brillante apparaît dans le spectre — comme une note émise par un diapason.
Cette raie est le rêve de tout chasseur de matière noire. Le télescope H.E.S.S., en Namibie, a passé 546 heures (près de 23 jours) à observer le centre de notre Voie lactée — là où la matière noire devrait être la plus abondante. C'est comme pointer un microphone au cœur du stade pour capter un tintement caractéristique. Mais aucune raie n'a été trouvée. Silence.
Ce silence a été mis à profit. Si aucun signal n'apparaît, c'est que les collisions sont plus rares qu'un certain seuil. Les auteurs de l'étude ont calculé ce seuil et obtenu la contrainte la plus stricte : pour des particules d'une masse de 1 TeV (soit environ mille fois la masse du proton), la probabilité de rencontre ne dépasse pas 2,3×10⁻²⁸ cm³/s. Pour se représenter ce chiffre : si les particules avaient la taille d'un grain de sable, chacune devrait attendre une collision plus longtemps que l'âge de l'Univers. Pour une masse de 10 TeV, la contrainte est un peu plus lâche — 2,4×10⁻²⁷ cm³/s — mais reste record.
Pour la première fois, on a pu sonder la région où devrait se trouver l'une des particules préférées des théoriciens : le higgsino. C'est le superpartenaire du boson de Higgs dans les théories de supersymétrie. On pensait auparavant que de telles particules pourraient expliquer toute la matière noire de l'Univers — elles ont justement la bonne masse et la bonne « sociabilité » pour subsister en quantité adéquate après le Big Bang. Désormais, après cette expérience, la « pièce » du higgsino s'est considérablement rétrécie : s'il existe, il se cache dans une gamme de masses et de propriétés encore plus étroite. La chasse continue — simplement, nous savons maintenant où ne pas chercher.
Le télescope H.E.S.S. ne capture pas le rayon gamma lui-même, mais un bref éclair de lumière bleue dans l'atmosphère — le rayonnement Tcherenkov. C'est comme entendre le tonnerre d'un éclair que l'on n'a pas vu, et reconstituer d'après le son l'endroit où il a frappé.
Dans le roman « La Forêt sombre » de Liu Cixin, la matière noire s'avère n'être pas des particules, mais une structure artificielle — une arme cachée dans les replis de l'espace. Si H.E.S.S. avait trouvé une raie, cela serait devenu le premier indice de la nature « naturelle » de cette substance.