Les physiciens utilisant le détecteur de matière noire LUX-ZEPLIN (LZ) en profondeur dans une ancienne mine d’or du Dakota du Sud affirment avoir enregistré une interaction de particule unique qu’ils ne peuvent pas facilement expliquer, mais ils sont loin de revendiquer une découverte.
L’expérience LZ est une collaboration internationale de 250 scientifiques et ingénieurs de 39 institutions.
Le détecteur utilise 10 tonnes de xénon liquide ultrapur à 1,6 km sous terre au centre de recherche souterrain de Sanford, dans le Dakota du Sud.
Géré par le Lawrence Berkeley National Laboratory, il est optimisé pour rechercher les WIMP (particules massives à faible interaction).
« Nous nous attendons à ce que les interactions avec la matière noire soient extrêmement rares, il n’en faudrait donc pas beaucoup pour représenter la première véritable détection de matière noire », a déclaré le Dr Carmen Carmona, responsable du groupe d’expérimentation LZ à Penn State.
« C’est pourquoi même un seul événement nous intéresse. En fait, ce signal particulier provenait d’une région de l’ensemble de données que nous n’avions pas examinée auparavant, et il a fallu à notre équipe des mois de travail supplémentaire pour comprendre les causes possibles des arrière-plans afin d’exclure les explications conventionnelles. »
L’équipe LZ a analysé 220 jours de données collectées entre mars 2023 et avril 2024, recherchant cette fois un éventail plus large d’interactions WIMP possibles qui pourraient déposer plus d’énergie dans le détecteur que les recherches précédentes n’avaient couvert.
Si elle est causée par la matière noire, la particule responsable aurait probablement une masse d’au moins 200 GeV/c.2 (gigaélectronvolts), soit plus de 200 fois la masse d’un proton, suggérant une interaction plus exotique que ce que prédisent les modèles théoriques les plus simples
Le signal reste bien en deçà du seuil de 5 sigma dont les physiciens ont besoin pour revendiquer une découverte. La nouvelle analyse s’élève à 2,6 sigma, ce qui signifie qu’il y a environ 0,5 % de chances qu’il s’agisse simplement d’un hasard statistique provenant d’origines connues.
« Nous sommes très intrigués de voir cet événement dans les données, dans la région où nous nous attendons à ce que la matière noire apparaisse et où les fonds concurrents sont très faibles », a déclaré le professeur Rick Gaitskell de l’Université Brown, porte-parole de LZ.
« Avec un seul événement, nous ne voulons pas prendre d’avance. Nous ne prétendons pas avoir vu la matière noire. »
« Mais nous avons vu quelque chose d’intéressant que nous souhaitons partager avec la communauté scientifique pour sa contribution. »
Les résultats de l’équipe seront soumis à la revue Physical Review Letters.
