Matière noire : une annonce discrète le 1er septembre

[Lansberg]

Bonjour,

le Landernau de l'astrophysique est en alerte suite à l'annonce le 1er septembre (suivie d'une publication ArXiv le 2), d'un possible évènement de détection d'une particule (WIMP) de matière noire qui aurait interagi avec un atome de Xénon du détecteur LZ (Lux-Zeplin) qui se situe à 1600 m sous terre dans une ancienne mine du Dakota du Sud. L'évènement a eu lieu en 2023, mais l'équipe qui l'a débusqué ne trouve aucune autre explication à partir de phénomènes physiques connus, d'où une sorte d'appel à la communauté scientifique pour se pencher sur le problème.
Ce n'est pas pour le moment la découverte du siècle. Mais qui sait...

Lien pour une présentation générale : https://www.ca-se-passe-la-haut.fr/2...un-signal.html
Lien ArXiv : https://arxiv.org/pdf/2609.02823
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[pm42]

Merci pour l'info. Effectivement, c'est intéressant même si cela reste un évènement unique mais cela pourrait ouvrir la voie à des recherches plus ciblées.

[Lansberg]

Deux autres équipes qui utilisent des détecteurs semblables (en Italie et en Chine) sont en train de reprendre les anciennes données pour rechercher des signaux identiques avec une telle énergie qui n'était d'ailleurs pas attendue. L'aspect saisonnier est aussi un facteur discriminant parce que la Terre présente une vitesse maximale par rapport au "vent" de matière noire de la galaxie début Juin (l'anomalie détectée remontant au 16 juin 2023). Si des détections étaient faites en décembre avec des énergies semblables, il faudrait alors revoir la copie.

Cette annonce dans le domaine des particules est assez remarquable car une autre découverte récente dans le domaine macroscopique cette fois, pointe vraiment vers l'existence d'un "support" matériel de cette matière noire. Il s'agit de l'identification d'une galaxie naine en 2023 (là-aussi, mais annoncée en janvier 2026) par le radio-télescope chinois, FAST, mais qui n'a pas d'étoiles (confirmé par des heures de pose du HST) !! C'est une masse de gaz d'hydrogène neutre équivalent à 1 million de masses solaires mais "confinées" par de la matière noire (équivalent massique de 5 milliards de masses solaires). Sans l'hypothèse de la matière noire, ce gaz se serait dispersé depuis très longtemps. Cette galaxie s'appelle cloud9 et est située à 14 millions d'années lumière de notre galaxie, près de M94 ( 260 000 années-lumière les sépare), galaxie dont la courbe de rotation montre qu'elle est plutôt dépourvue de matière noire (il y a sûrement une histoire commune) ! L'existence de tels objets, comme cloud9 (appelés RELHIC), est prédite par le modèle standard, mais jusqu'à présent n'avait pas été observés.

[pm42]

Donc il y a des scénarios où les 2 auraient interagi et où la matière noire se serait séparée ou quelque chose dans le genre ?
J'ai le souvenir d'articles qui parlaient de ça pour expliquer les galaxies sans matière noire.

En tout cas, c'est fascinant.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Lansberg]

Oui, ce scénario d'interaction existe puisqu'il y aurait en effet des galaxies pauvres en matière noire et d'autres plus riches.

Dans le cas de cloud9, l'histoire commencerait très tôt au moment de la formation des galaxies. Lors de l'époque de la réionisation dans l'Univers primitif, la lumière intense et hautement énergétique (UV) émise par les premières étoiles massives et les quasars a inondé le cosmos. Ce flux lumineux constitue ce que l'on appelle le fond ultraviolet cosmique. Les UV extragalactiques pénètrent le nuage de gaz et ionisent les atomes d'hydrogène. Ce processus d'ionisation injecte une quantité massive d'énergie thermique dans le gaz, le maintenant dans un état d'équilibre hydrostatique chaud. Le gaz chaud subit une pression interne trop forte qui contrecarre l'attraction gravitationnelle. Il devient incapable de se refroidir et de se condenser pour former des fragments denses, bloquant ainsi définitivement l'effondrement gravitationnel requis pour la naissance des étoiles.
Cloud9 se situerait finalement dans une zone critique parfaite : elle a assez de gravité pour retenir son hydrogène, mais pas assez pour forcer ce gaz chauffé par les UV à s'effondrer.

À partir de ces observations il semble difficile d'envisager que la matière noire corresponde juste à un problème théorique et de modèle comme on l'a souvent vu passer dans le forum. Les mois qui viennent ont toutes les chances d'êtres passionnants.

[philippedelimoges]

Bonjour à tous,

Info presse : https://www.radiofrance.fr/francecul...tielle-8784683

Cordialement

[Lansberg]

Bonjour,

bon résumé de la découverte. Si ce WIMP à 250 GeV était confirmé cela remettrait en scène la supersymétrie et le neutralino ainsi qu'une physique plus riche. La séparation énergie noire/matière noire ne serait plus aussi catégorique. Le modèle ΛCDM pourrait s'en trouver modifié avec une constante cosmologique plus complexe qui expliquerait peut-être les récentes observations concernant l'atténuation de l'accélération de l'expansion de l'univers...

[ThM55]

Si c'est réellement une particule à 250 GeV (certains on parlé d'un higgsino, d'autres d'un axion...), pourquoi ne l'a-t-on pas détecté au LHC?

[Lansberg]

Le LZ est un détecteur passif. Il est conçu pour repérer des chocs élastiques entre particules et atomes de xénon du détecteur. La recherche se faisait dans la gamme de 1 à 50 keV correspondant à des petits chocs élastiques parce que le modèle standard des WIMPS prévoyait ce type de chocs. Comme cela ne donnait rien, la recherche a été étendue à des énergies plus grandes jusqu'à l'évènement enregistré en 2023, c'est à dire le choc à 250 GeV, ce qui correspond à une particule dont la masse pourrait avoisiner 1 TeV (du type Higgsino thermique).

Le LHC réalise des collisions. Pour la recherche sur la matière noire et en accord avec le modèle standard, il cherchait à créer des wimps de 10 à 100 GeV, sans résultat. C'est d'un facteur 10 qu'il faut multiplier l'énergie pour espérer créer ce type de particule. En théorie, le LHC dispose de 13,6 TeV, mais cette énergie est répartie entre les différents constituants d'un proton et il n'est pas du tout évident de "concentrer" 1 TeV sur une section efficace extrêmement petite. Il est nécessaire d'augmenter la "chance statistique" pour que l'évènement puisse se produire. C'est l'objet du High-Luminosity LHC en construction au CERN et qui devrait voir le jour bientôt. Le but est de "resserrer" les faisceaux de protons grâce à de nouveaux aimants supra-conducteurs et de multiplier considérablement le nombre de collisions par seconde.

[ThM55]

Merci pour votre réponse. Cela donne un petit espoir de pouvoir démentir certains propos pessimistes sur la physique des particules.

[Lansberg]

Oui et c'est assez palpitant, car si une nouvelle détection se produisait au printemps prochain, cela irait dans le sens d'une grande découverte. Par contre si un évènement semblable se produisait en décembre, alors ça tomberait à l'eau !