LEAD, Dakota du Sud, 5 septembre (Le Parisien Matin) – L’expérience LUX-ZEPLIN a annoncé le 1er septembre à Tendo au Japon avoir enregistré un signal compatible avec une particule de matière noire. L’événement a été capté le 16 juin 2023 à 1 480 mètres sous terre au Sanford Underground Research Facility, avec 99,5 % de chances qu’il ne s’agisse pas d’un bruit de fond ordinaire.
Un flash inexpliqué à plus d’un kilomètre sous terre
Entre mars 2023 et avril 2024, les physiciens ont analysé chaque flash lumineux. Tous ont été attribués à la matière ordinaire, sauf celui du 16 juin 2023, qui a déclenché le détecteur d’une manière que la matière ordinaire ne pourrait pas expliquer.
« Après un long travail de notre équipe d’analyse, il nous est finalement apparu que nous avions peut-être trouvé quelque chose de spécial ».
A déclaré Samuel Eriksen.
L’annonce a été faite lors de la conférence TeV Particle Astrophysics 2026 et présentée dans une prépublication en attente d’évaluation par les pairs.
Un puzzle vieux de près d’un siècle
La matière noire représenterait 85 % de l’univers. Son hypothèse en tant que masse invisible remonte aux années 1930, en tant que particule aux années 1970. Elle assurerait la cohésion gravitationnelle des galaxies.
« Nous savons que la matière noire existe ».
A affirmé Daniel Whiteson.
Sans elle, les galaxies se déchireraient sous l’effet de leur propre rotation.
« Les cosmologistes ont beaucoup de mal à construire, ou plutôt modéliser, un univers sans matière noire ».
A ajouté Daniel.
« Mais qu’est-ce donc ? »
Invisible, elle interagirait avec la gravité, ce qui lui confère une masse et un statut de particule.
Le xénon comme piège à WIMP
Le cœur de LZ est un réservoir de xénon liquide. « Le xénon est la cible parfaite », a expliqué Ann Wang. Percuté, le noyau émet un flash et libère des électrons qui produisent un second flash en haut du réservoir.
Une WIMP, particule massive interagissant faiblement, générerait un duo de flashs avec un niveau d’énergie inaccessible à la matière ordinaire.
« Les WIMP ont toujours eu une longueur d’avance, car ils représentent la théorie la plus simple ».
A déclaré Daniel Whiteson.
« Ils n’en ont jamais vu la moindre trace ».
Le détecteur est protégé par roche, matériaux exotiques et eau purifiée.
« Le principal défi étant que d’autres éléments peuvent atteindre ces cavernes et bousculer des atomes de xénon ».
A précisé Whiteson.
Une anomalie séduisante, pas une preuve
Le signal correspondrait à une WIMP d’au moins 200 fois la masse d’un proton.
« Le résultat de l’expérience LZ est fascinant ».
A jugé Michael Keim.
S’il était confirmé, il briserait le modèle standard.
« Une WIMP confirmée de cette masse serait notre première preuve de laboratoire directe de la physique en dehors du modèle standard ».
A déclaré Chamkaur Ghag.
« C’est ce que les physiciens des particules recherchent depuis cinquante ans. »
La probabilité que ce soit une collision banale reste de 1 sur 200, loin du seuil de découverte fixé à 5-sigma, soit 1 sur 3,5 millions.
« Il y a évidemment beaucoup d’enthousiasme, mais nous devons aussi rester prudents ».
A insisté Daniel Akerib.
« il s’agit d’une anomalie séduisante, pas d’une preuve ».
A rappelé Chamkaur Ghag.
D’autres candidats « sont toujours sérieusement dans la course », comme les axions. LZ poursuit sa collecte.
« Nous avons cherché sans relâche une explication mondaine et, à ce stade, nous n’avons rien trouvé, voilà ce qui distingue cet événement ».
A affirmé Chamkaur Ghag.
« Lorsque vous avez passé des années à identifier tous les tours que peut vous jouer votre détecteur, puis qu’un événement survient et échappe à toutes les explications que vous lui trouvez, c’est là que la physique devient intéressante. »
Pourquoi un seul événement fait vaciller un siècle de certitudes
Ce qui frappe dans l’annonce de LZ, ce n’est pas la force statistique. 1 chance sur 200, dans la physique des particules, c’est presque rien. C’est une porte entrouverte, pas une porte enfoncée. Non, ce qui frappe, c’est le lieu et la méthode.
Depuis quarante ans, la traque aux WIMP ressemble à une litanie d’espoirs déçus. DAMA a cru voir, XENON a douté, CDMS a espéré. Chaque fois, le bruit de fond a rattrapé le signal.
LZ a changé d’échelle : sept tonnes de xénon liquide, un blindage qui frôle l’obsessionnel, et surtout, une mine à 1 480 mètres qui fait office de cathédrale du silence. Dans ces conditions, un seul événement qui ne colle pas au modèle vaut plus que cent événements ambigus en surface.
L’autre point crucial est la masse évoquée : 200 fois celle du proton. On est loin des WIMP légères chassées dans les années 2000. Si elle se confirmait, cette masse pointerait vers une physique supersymétrique lourde, celle que le LHC n’a pas réussi à produire. Elle offrirait enfin un pont entre cosmologie et accélérateurs.
Reste la prudence institutionnelle. L’équipe n’a pas crié à la découverte, elle a publié une anomalie. C’est une leçon de méthode.
En exigeant 5-sigma, la communauté se protège de son propre désir. Car la matière noire est devenue une promesse si grande qu’elle pourrait faire voir ce qu’on veut voir. Un neutron retardé, une désintégration de radon oubliée dans une soudure, et tout s’effondre.
La vraie question n’est donc pas : avons-nous trouvé la matière noire ? Mais : LZ est-il en train de devenir le premier instrument capable de ne plus la rater ?