Des scientifiques pensent avoir découvert le signal le plus prometteur de la matière noire jamais observé.
Une interaction de particules unique, qui a été détectée lors d’une recherche sur cette substance insaisissable, pourrait constituer une preuve de son existence. Cette matière invisible est considérée comme le principal constituant de notre univers.
La matière noire a été théorisée pour la première fois il y a presque un siècle. Elle représenterait environ 85 % de la masse totale du cosmos. Malgré des décennies de recherches avec des technologies variées, personne n’avait réussi à la détecter directement, jusqu’à présent peut-être.
Cette étude a enregistré une seule interaction de particule, et les chercheurs ont eu du mal à l’expliquer avec les signaux de fond connus de la matière ordinaire.
Les auteurs de cette découverte précisent que ce résultat isolé n’atteint pas encore le seuil statistique requis pour une annonce officielle. Ils le décrivent malgré tout comme une avancée très encourageante.
Ce jalon est le fruit d’une collaboration internationale qui réunit 250 scientifiques et ingénieurs provenant de 39 institutions dans six pays, dont neuf universités britanniques.
L’analyse des données du détecteur LUX-ZEPLIN (LZ) a révélé une interaction qui pourrait potentiellement avoir été provoquée par une WIMP (Particule Massive à Interaction Faible), une candidate potentielle pour la matière noire.
Le Dr Sam Eriksen, de l’Université de Bristol et auteur principal de l’étude, a déclaré : « Les scientifiques tentent de mieux comprendre la matière noire, qui constitue l’immense majorité de la matière dans l’univers, depuis près d’un siècle. Ce que nous avons observé dans cette analyse pourrait être la première étape pour comprendre la matière noire en tant que particule. Après un effort scientifique considérable, c’est un résultat extrêmement stimulant. »
Le Dr Eriksen a présenté ces conclusions lors d’une conférence scientifique au congrès de TeV Particle Astrophysics en 2026 au Japon.
Les résultats sont maintenant soumis à l’examen de la communauté scientifique et ont été envoyés à une revue pour publication.
Le professeur Rick Gaitskell, de l’Université Brown, a ajouté : « Nous sommes très intéressés par la présence de cet événement dans les données, dans la région précise où nous nous attendons à voir de la matière noire et où les bruits de fond concurrents sont très faibles. Avec un seul événement, nous ne voulons pas nous précipiter. Nous ne prétendons pas avoir vu de la matière noire. Mais nous avons observé quelque chose d’intéressant que nous souhaitons partager avec la communauté scientifique pour recueillir son avis. »
LZ recherche la matière noire en détectant les flashs de lumière caractéristiques qui sont produits par le dépôt d’énergie dans le détecteur.
La collaboration utilise plusieurs méthodes pour empêcher ou identifier les interactions de particules qui sont causées par la matière normale. Le détecteur est protégé des rayons cosmiques par plus d’un kilomètre de roche. Un réservoir d’eau et des détecteurs externes le protègent aussi des neutrons de fond. Une série d’outils informatiques permet de différencier les interactions de particules et d’éliminer les signaux qui imitent la matière noire.
Cette expérience, qui se poursuit, utilise 10 tonnes de xénon liquide ultrapur pour traquer la matière noire et elle est optimisée pour détecter les WIMP.
Si l’événement anormal était causé par la matière noire, la WIMP à son origine aurait une masse d’au moins 200 GeV/c2 (gigaélectronvolts), ce qui représente 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 la significativité de « 5 sigma« , le seuil statistique qui est considéré comme une découverte en physique.
La nouvelle analyse atteint 2,6 sigma, ce qui signifie qu’il y a environ 0,5 % de chances que l’événement puisse être expliqué par des bruits de fond connus.
Avec des données supplémentaires, les chercheurs pourront vérifier si ce signal gagne en importance ou s’il disparaît.