Des chercheurs pensent avoir obtenu l’indice le plus important à ce jour concernant la matière noire.
Une interaction particulaire inhabituelle, enregistrée lors de recherches sur cette substance invisible qui composerait la majeure partie de l’univers, pourrait signifier son existence et offrir une piste pour la détecter.
Théorisée il y a près d’un siècle, la matière noire représenterait environ 85% de la masse cosmique. Malgré des décennies d’efforts et diverses technologies, elle n’a jamais été observée directement, jusqu’à cette observation potentielle.
L’étude a relevé une unique interaction qui résiste aux explications habituelles liées à la matière classique.
Les auteurs de la découverte précisent que ce résultat isolé n’atteint pas encore le seuil statistique d’une découverte officielle, mais qu’il marque une avancée notable.
Ce résultat est le fruit d’une collaboration internationale de 250 scientifiques et ingénieurs, issus de 39 institutions réparties dans six pays, dont neuf universités britanniques.
Les données analysées proviennent de LUX-ZEPLIN (LZ), l’un des détecteurs de matière noire les plus sensibles au monde, géré par le Lawrence Berkeley National Laboratory pour le département américain de l’Énergie.
L’analyse a identifié une interaction qui pourrait avoir été provoquée par une WIMP (Particule Massive à Interaction Faible), l’une des candidates théoriques pour la matière noire.
Le docteur Sam Eriksen, de l’Université de Bristol et auteur principal, a déclaré : « La communauté scientifique tente de percer les mystères de la matière noire, qui constitue l’essentiel de la matière cosmique, depuis près de cent ans. Ce que nous observons dans cette analyse pourrait être la première étape pour la comprendre en tant que particule. Après un effort scientifique colossal, c’est très enthousiasmant. »
Ces résultats ont été présentés lors de la conférence TeV Particle Astrophysics 2026 au Japon. Ils sont maintenant soumis à l’examen de la communauté scientifique et à une revue pour publication.
Le professeur Rick Gaitskell, de l’Université Brown, a ajouté : « Cet événement dans les données nous intrigue beaucoup, car il se situe dans la région où la matière noire devrait apparaître et où les signaux parasites sont très faibles. Avec un seul événement, nous devons rester prudents. Nous ne prétendons pas avoir vu de la matière noire. Mais nous avons observé quelque chose d’intéressant que nous voulons partager pour obtenir l’avis de la communauté. »
Le détecteur LZ recherche la matière noire en traquant les éclairs de lumière produits par un dépôt d’énergie en son sein.
L’expérience utilise plusieurs méthodes pour éviter ou identifier les interactions dues à la matière classique. Elle est enfouie sous plus de 1,5 kilomètre de roche qui la protège des rayons cosmiques. Un réservoir d’eau et des détecteurs périphériques bloquent les neutrons parasites, et des outils informatiques sophistiqués trient les interactions et éliminent les signaux qui imitent la matière noire.
L’expérience, qui se poursuit, emploie dix tonnes de xénon liquide ultrapur et est optimisée pour détecter les WIMP.
Si l’événement anormal était causé par de la matière noire, la WIMP responsable aurait une masse d’au moins 200 GeV/c² (gigaélectronvolts), soit plus de 200 fois la masse d’un proton. Cela indiquerait aussi un type d’interaction spécifique entre les WIMP et la matière ordinaire, qui dépasse le modèle théorique le plus simple.
Les résultats de LZ n’ont pas atteint le seuil de signification de « 5 sigma », qui constitue le standard pour une découverte en physique. L’analyse actuelle atteint 2,6 sigma, ce qui signifie qu’il existe environ 0,5% de probabilité que l’événement soit expliqué par des signaux parasites connus.
Avec l’accumulation de données supplémentaires, les chercheurs pourront déterminer si ce signal gagne en importance ou s’estompe.