Un cristal d'iodure de sodium dopé au thallium, c'est comme un film photographique pour particules invisibles. Lorsqu'un quantum gamma ou une hypothétique particule de matière noire le frappe, il émet une faible lueur. Deux photomultiplicateurs en silicium, plaqués contre les extrémités du cristal, capturent cette lueur des deux côtés. Dans cette nouvelle étude, un tel cristal de 6 sur 6 sur 13 millimètres a été refroidi pour la première fois à moins 179 degrés Celsius et on a vérifié comment il brillait à différentes températures.

Il s'avère qu'à moins 35 degrés Celsius, le cristal émet 34,5 % de lumière en plus qu'à température ambiante : 17,7 photoélectrons par kiloélectronvolt d'énergie. L'éclair lumineux devient plus intense et plus facile à distinguer du bruit aléatoire. Les deux détecteurs, fonctionnant simultanément, aident à éliminer le bruit thermique : le signal n'est compté que si les deux ont vu l'éclair en même temps. C'est comme deux gardiens qui se confirment mutuellement.

Cette technique abaisse le seuil de détection — le détecteur commence à remarquer des événements plus faibles. Pour la recherche de matière noire et de neutrinos, c'est crucial : plus le seuil est bas, plus grandes sont les chances de capturer une particule rare.