LUX-ZEPLIN : le détecteur de matière noire le plus sensible au monde testé pour la première fois

Un bref test a prouvé que le nouveau détecteur de matière noire LUX-ZEPLIN est le plus sensible jamais conçu. C’est peut-être notre meilleur pari pour enfin trouver des particules de matière noire

la physique


7 juillet 2022

Le détecteur de matière noire LUX-ZEPLIN du Sanford Underground Research Facility dans le Dakota du Sud est le plus sensible jamais créé

Matthew Kapust / Installation de recherche souterraine de Sanford

La recherche de la matière noire vient de recevoir une nouvelle paire d’yeux. Un essai du détecteur LUX-ZEPLIN (LZ) dans le Dakota du Sud a montré qu’il s’agissait du détecteur de matière noire le plus sensible jamais créé, et les chercheurs se préparent à l’allumer et à commencer à chasser sérieusement.

LZ se compose d’un énorme réservoir en titane rempli de 10 tonnes de xénon liquide extrêmement pur. Lorsqu’une particule provenant de l’extérieur du réservoir frappe un atome de xénon, elle crée un éclat de lumière qui est mesuré par une série de détecteurs entourant le réservoir. Les propriétés de cette lumière peuvent ensuite être analysées pour déterminer quel type de particule l’a provoquée. Pour protéger le xénon des particules et des radiations dont nous savons qu’elles ne proviennent pas de la matière noire, le réservoir est entouré d’un réservoir encore plus grand d’eau purifiée et le tout est enfoui à plus d’un kilomètre sous terre dans une ancienne mine d’or.

“Le centre de LZ est l’endroit le plus pur sur Terre, peut-être dans le système solaire. Il n’y a pas d’autre volume d’espace sur ou dans cette planète qui soit aussi exempt de rayonnement et de poussière », déclare Chamkaur Ghag, membre de l’équipe LZ de l’University College London. “Nous ne pouvons gérer qu’un gramme de poussière dans le détecteur – 3 grammes de poussière et nous ne pourrons rien trouver.”

Des décennies de chasse aux particules de matière noire ont été infructueuses jusqu’à présent, de sorte que les chercheurs se sont mis à fabriquer des détecteurs de plus en plus sensibles. Un test de 3,5 mois qui s’est terminé en avril a montré que LZ est la plus sensible à ce jour. “Nous avons pris quelques mois de données, et lorsque nous avons examiné ces données, nous avons dit ‘oh, merde – nous sommes déjà les meilleurs au monde'”, déclare Ghag. “C’est comme si vous construisiez une nouvelle voiture et que vous la faisiez faire le tour du pâté de maisons, et que dans ce tour rapide du pâté de maisons, vous battiez le record du monde de vitesse terrestre.”

Indépendamment de la sensibilité, cependant, trois mois n’étaient pas assez longs pour réellement trouver de la matière noire. Même si certains passaient par le détecteur pendant cette période, nous n’aurions pas suffisamment de données pour dire avec certitude ce que c’était, dit Ghag.

“Pour l’instant, c’est un peu bizarre, nous disons que nous sommes les meilleurs au monde pour ne rien trouver”, dit-il. “Mais la perspective de découvrir une nouvelle physique dans quelques années est tout à fait réalisable.”

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