Il n'émet pas de rayonnement électromagnétique et personne ne sait vraiment ce que c'est, mais cela n'a pas empêché une équipe de chercheurs européens de développer un appareil que les scientifiques utiliseront pour détecter et déterminer la nature de la matière noire qui constitue 1 / 4 de la masse de notre univers.
Les chercheurs de l'Université de Saragosse (UNIZAR) et de l'Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS, en France) ont émis des hypothèses sur la nature de la matière noire sur la base d'études théoriques et ont développé un appareil appelé «bolomètre à scintillation» pour détecter le résultat. de l'interaction de la matière noire avec le matériau à l'intérieur du détecteur.
«L'un des plus grands défis de la physique aujourd'hui est de découvrir la vraie nature de la matière noire, qui ne peut pas être directement observée - même si elle semble représenter un quart de la matière de l'Univers. Nous devons donc essayer de le détecter en utilisant des prototypes tels que celui que nous avons développé », a déclaré à SINC Eduardo García Abancéns, chercheur au Laboratoire de physique nucléaire et d'astroparticules de l'UNIZAR.
García Abancéns est l'un des scientifiques travaillant sur le projet ROSEBUD (acronyme de Rare Objects SEarch with Bolometer UndergrounD), une initiative de collaboration internationale entre l'Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS-Université de Paris-Sud, en France) et l'Université de Saragosse, qui se concentre sur la chasse à la matière noire dans la Voie lactée.
Les scientifiques travaillent depuis une dizaine d'années sur cette mission au Canfranc Underground Laboratory, à Huesca, où ils ont développé divers détecteurs cryogéniques (qui fonctionnent à des températures proches du zéro absolu: 273,15 ° C). Le dernier en date est un «bolomètre à scintillation», un appareil de 46 grammes qui, dans ce cas, contient un «scintillateur» en cristal, composé de bismuth, de germination et d'oxygène (BGO: Bi4Ge3O12), qui agit comme un détecteur de matière noire.
Naturellement, pour construire tout type de détecteur de matière noire, les chercheurs ont dû faire des hypothèses sur la nature de la matière noire elle-même. La technique de détection développée par les chercheurs est basée sur un certain nombre d'études théoriques qui pointent vers des particules appelées WIMP (Weakly Interacting Massive Particles) comme constituant principal de la matière noire.
«Cette technique de détection est basée sur la mesure simultanée de la lumière et de la chaleur produites par l'interaction entre le détecteur et les WIMP hypothétiques qui, selon différents modèles théoriques, expliquent l'existence de la matière noire», explique García Abancéns.
Le chercheur explique que la différence de scintillation des différentes particules permet à cette méthode de différencier les signaux que les WIMP produiraient et ceux produits par divers éléments du rayonnement de fond (comme les particules alpha, bêta ou gamma).
Afin de mesurer la quantité minime de chaleur produite, le détecteur doit être refroidi à des températures proches du zéro absolu, et une installation cryogénique, renforcée de briques de plomb et de polyéthylène et protégée des radiations cosmiques car logée sous la montagne Tobazo, a été installée au laboratoire souterrain de Canfranc.
«Le nouveau bolomètre à scintillation a très bien fonctionné, prouvant sa viabilité en tant que détecteur dans les expériences pour rechercher la matière noire, et également en tant que spectromètre gamma (un appareil qui mesure ce type de rayonnement) pour surveiller le rayonnement de fond dans ces expériences», explique García Abancéns.
Le bolomètre à scintillation se trouve actuellement au Centre universitaire d'Orsay en France, où l'équipe travaille à optimiser la collecte de lumière de l'appareil et effectue des essais avec d'autres cristaux BGO.
Cette étude, publiée récemment dans la revue Optical Materials, fait partie du projet européen EURECA (European Underground Rare Event Calorimeter Array). Cette initiative, à laquelle participent 16 institutions européennes (dont l'Université de Saragosse et l'IAS), vise à construire un détecteur cryogénique d'une tonne et à l'utiliser au cours de la prochaine décennie pour chasser la matière noire de l'Univers.
Source: FECYT (Espagne)
