Comment attraper un WIMP? Non, je ne parle pas de harceler l'enfant le plus faible de la classe, je parle de particules massives à interaction faible (ceux WIMPs). Bien qu'ils soient «massifs» par définition, ils n'interagissent pas avec la force électromagnétique (via les photons) donc ils ne peuvent pas être «vus» et ils n'interagissent pas avec la force nucléaire forte, donc ils ne peuvent pas être «ressentis» par les noyaux atomiques. Si nous ne pouvons pas détecter les WIMP via ces deux forces, comment pouvons-nous espérer les détecter? Après tout, les WIMP sont supposés voler à travers la Terre sans toucher quoi que ce soit, ils sont cette peu en interaction. Mais parfois, ils peuvent entrer en collision avec des noyaux atomiques, mais seulement s'ils entrent en collision frontale. C'est un événement très rare, mais le grand détecteur au xénon souterrain (LUX) sera enterré à 4800 pieds (1463 mètres, ou près d'un mile) sous terre dans une ancienne mine d'or du Dakota du Sud et les scientifiques espèrent que lorsqu'un malchanceux WIMP se heurtera à un xénon atome, un flash de lumière sera capturé, signifiant la la toute première preuve expérimentale de la matière noire…
Les galaxies observées depuis la Terre ont d'étranges qualités. Le plus gros problème pour les cosmologistes a été d'expliquer pourquoi les galaxies (y compris la Voie lactée) semblent avoir plus de masse que ce qui peut être observé en comptant les étoiles et en tenant compte uniquement de la poussière interstellaire. En fait, 96% de la masse de l'Univers ne peut pas être observée. On pense que 22% de cette masse manquante est détenue dans la «matière noire» (74% est détenue comme «énergie noire»). La matière noire est théorisée sous plusieurs formes. On pense que les neutrinos et les WIMPS contribuent tous à cette masse manquante. De nombreuses expériences sont en cours pour détecter chaque contributeur. Les trous noirs peuvent être détectés indirectement en observant les interactions au centre des galaxies (ou les effets de lentilles gravitationnelles), les neutrinos peuvent être détectés dans d'énormes réservoirs de fluide enfouis profondément sous terre, mais comment détecter les WIMP? Il semble qu'un détecteur WIMP doive prendre une feuille dans les livres du détecteur de neutrinos - il doit commencer à creuser.
Pour éviter les interférences dues aux rayonnements tels que les rayons cosmiques, des détecteurs à basse énergie tels que les «télescopes» à neutrinos sont enfouis bien en dessous de la surface de la Terre. Les vieux puits de mine sont des candidats idéaux car le trou est déjà là pour que l'instrumentation soit installée. Les détecteurs de neutrinos sont d'énormes conteneurs d'eau (ou tout autre agent) avec des détecteurs très sensibles positionnés autour de l'extérieur. Un tel exemple est le détecteur de neutrinos Super Kamiokande au Japon qui contient une grande quantité d'eau ultra-purifiée, pesant 50 000 tonnes (photo de gauche). Lorsqu'un neutrino faiblement interactif frappe une molécule d'eau dans le réservoir, un éclair de rayonnement Cherenkov est émis et un neutrino est détecté. Il s'agit du principe de base du nouveau détecteur Large Underground Xenon (LUX) qui utilisera 600 livres (272 kg) de xénon liquide en suspension dans un réservoir d'eau pure de 25 pieds de hauteur. Si les WIMP existent au-delà des domaines de la théorie, on espère que ces particules massives qui interagissent faiblement entreront en collision frontale avec un atome de xénon et, comme leurs cousins légers, émettront un éclair de lumière.
Robert Svoboda et Mani Tripathi, professeurs d'UC Davis, ont obtenu 1,2 million de dollars en financement de la National Science Foundation (NSF) et du Département américain de l'énergie pour le projet (ce qui représente 50% du total requis). Comparé au Grand collisionneur de hadrons (LHC) dont la construction coûte des milliards d'euros, le LUX est un projet très économique compte tenu de l'étendue de ce qu'il pourrait découvrir. S'il existe des preuves expérimentales d'une interaction WIMP, les conséquences seront énormes. Nous pourrons commencer à comprendre les origines des WIMP et leur distribution alors que la Terre balaie le possible halo de matière noire qui est indirectement observé dans la Voie lactée.
Détecter la matière noire "serait la plus grosse affaire depuis la découverte de l'antimatière dans les années 1930.»- Professeur Mani Tripathi, co-investigateur LUX, UC Davis.
La mine d'or du Dakota du Sud a été fermée en 2000 et en 2004, les travaux ont commencé à transformer le site en laboratoire souterrain. LUX sera la première grande expérience à y être hébergée. On espère que l'installation commencera à la fin de l'été, une fois l'eau pompée hors de la mine.
Source d'origine: UC Davis News
