Qui a poussé l'atome dans le détecteur ?

Original: "Higgsino Dark Matter Interpretation of the LUX-ZEPLIN 248 keV Nuclear-Recoil Event"
arXiv:2609.01583v1 · 2026-09-01 · CC BY 4.0 · 1 min
Un événement rare dans le détecteur LZ pourrait être la trace d'une particule de matière noire : le higgsino.

Sous terre, un grand réservoir de xénon liquide est installé. Un jour, un des noyaux atomiques dans ce réservoir a reçu une faible poussée et a rebondi, comme une boule de billard heurtée par une boule invisible. Le détecteur LUX-ZEPLIN a enregistré cette poussée, mais les scientifiques n'ont pas pu comprendre ce qui l'avait provoquée. Toutes les causes ordinaires, les rayons cosmiques, la radioactivité, ne correspondaient pas.

Alors une idée a émergé : peut-être s'agissait-il d'une particule de matière noire. La matière noire est une substance invisible qui n'émet pas de lumière et interagit à peine avec la matière ordinaire, mais dont l'attraction maintient les galaxies ensemble. Une des particules candidates de matière noire s'appelle le higgsino. C'est un partenaire lourd du boson de Higgs, la particule découverte en 2012 au Grand collisionneur de hadrons.

Le higgsino est très lourd : environ mille fois plus lourd qu'un proton. Mais pour heurter un noyau atomique, il n'a pas besoin d'une grande vitesse : il lui suffit de passer à proximité et de pousser légèrement.

Les scientifiques ont calculé quelle devrait être la force de l'interaction du higgsino avec le noyau, si sa masse est d'environ 1 TeV. Le résultat est un nombre qui tombe dans la plage mesurée par le détecteur. Cela signifie que le higgsino pourrait laisser exactement une telle trace. Mais pour l'instant, un seul événement a été enregistré, et c'est trop peu pour affirmer avec certitude : oui, c'est de la matière noire. Il faut plus de données pour distinguer le hasard d'un vrai signal.

L'énergie de l'événement de 248 keV est environ un million de fois plus petite que l'énergie portée par les protons dans le Grand collisionneur de hadrons, mais ce sont précisément ces reculs nucléaires de basse énergie qui peuvent révéler la présence de particules lourdes de matière noire.

\sigma_{\tilde{H}N} = \frac{G_F^2 \mu_N^2}{8\pi} \simeq 1.86 \times 10^{-39} \text{ cm}^2
La section efficace d'interaction du higgsino avec un nucléon est déterminée par la constante de Fermi et la masse réduite du système higgsino-nucléon.
\delta \simeq m_Z^2 \left( \frac{\sin^2 \theta_W}{M_1} + \frac{\cos^2 \theta_W}{M_2} \right)
La séparation de masse entre les deux états neutres du higgsino dépend des masses du boson Z, du bino et du wino, ainsi que de l'angle de Weinberg.
Scientifiques
Fritz ZwickyVera RubinRoberto D. PecceiHelen QuinnR. Brent Tully
Notions
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