Les scientifiques ont commencé à regarder des cristaux scintiller dans les années 1990. Ces cristaux scintillaient davantage en été, ce que les chercheurs ont pris comme preuve de la matière noire. Mais ces scientifiques avaient probablement tort, selon de nouvelles recherches.
Les scientifiques ont de très bonnes raisons de croire que la matière noire existe - qu'il y a des choses invisibles tirant sur tout avec sa gravité mais qui sont invisibles pour nos télescopes. Mais ils ne savent pas de quoi est fait cette matière noire. Les physiciens ont des suppositions. Mais les chercheurs n'ont jamais repéré aucune preuve directe suggérant qu'une supposition particulière soit correcte, à une exception possible: un seul détecteur en Italie a scintillé plus en hiver qu'en été, laissant entendre qu'un modèle particulier de matière noire était correct. Mais maintenant, une nouvelle expérience essayant de reproduire ce cycle annuel d'étincelle n'a pas réussi à produire des résultats significatifs, indiquant que les preuves de la matière noire du détecteur italien sont probablement fausses.
Voici l'affaire: une théorie populaire de la matière noire stipule que la substance est composée de particules appelées «particules massives à faible interaction» ou «WIMPS». Ces WIMP seraient des particules lourdes non décrites dans le modèle standard de physique, mais elles seraient probablement des partenaires supersymétriques de particules du modèle standard. Les WIMP utiliseraient leur gravité pour tirer sur d'autres particules, interagissant rarement avec elles autrement.
En se basant sur la façon dont la matière noire semble agir sur la matière électroluminescente dans l'univers, les chercheurs pensent que la substance a tendance à se regrouper dans les galaxies, les tenant ensemble. Cela signifie que si la matière noire est composée de WIMP, davantage d'entre eux devraient frapper la Terre en juin, lorsque notre planète se précipite vers le halo de matière noire de la Voie lactée, qu'en décembre, lorsque notre planète se précipite loin de cette région. Heureusement pour l'équipe WIMP , une seule expérience semble soutenir cette hypothèse.
Dans un endroit souterrain en Italie, les détecteurs de photons regardent les cristaux d'iodure de sodium toute la journée et la nuit dans l'obscurité, à la recherche de traces de lumière. Ces cristaux scintillent lorsqu'ils interagissent avec d'autres particules, et dans cet endroit enfoui - appelé l'expérience DAMA / NaI - les WIMP seraient parmi les seules autres particules autour. Dès avril 1998, trois ans seulement après le début de l'expérience DAMA / NaI, les chercheurs ont rapporté dans la revue Physics Letters B que les cristaux semblaient s'éclairer davantage en été qu'en hiver. C'est exactement ce que les chercheurs s'attendaient à voir si la matière noire était vraiment constituée de WIMP. Pas plus tard qu'en 2017, des chercheurs qui ont examiné les données de l'expérience DAMA / NaI de 1995-2002 et de l'expérience DAMA / LIBRA améliorée, commencée en 2003, ont rapporté des preuves d'un changement annuel du comportement des cristaux.
Mais ces résultats n'ont pas très bien résisté dans les tentatives de réplication.
Le détecteur Xenon100, également en Italie, a également recherché les WIMP - bien qu'il l'ait fait en regardant le xénon, pas l'iodure de sodium, dans une chambre sombre. En 2010, il était clair que le XENON100 n'allait pas repérer le signal annuel de DAMA. Une autre recherche au xénon, plus importante, celle-ci en Chine, n'a rapporté aucun résultat plus tôt cette année. Cependant, une autre expérience - appelée CoGeNT, basée au Minnesota et reposant sur un seul morceau de germanium - a semblé reproduire le signal annuel de DAMA.
Les dernières nouvelles, cependant, ne sont pas bonnes pour DAMA. Mercredi (5 décembre), des chercheurs du détecteur Cosine-100 en Corée du Sud ont publié un article dans la revue Nature rapportant qu'ils n'avaient vu aucun changement annuel dans leur nouveau détecteur plus sophistiqué. C'est un gros problème, car les capteurs de lumière du Cosine-100 observent des morceaux souterrains d'iodure de sodium, tout comme ceux de DAMA. Donc, si DAMA avait trouvé un vrai résultat, il devrait également apparaître dans Cosine-100.
"Le résultat de cette recherche est significatif parce que, pour la première fois, nous avons des détecteurs de cristal d'iodure de sodium assez importants avec une sensibilité suffisante. Cela fait 20 ans que la revendication potentiellement significative n'a pas été reproduite en utilisant les mêmes cristaux indépendamment", Hyun Su Lee, co-porte-parole de Cosine-100, a déclaré dans un communiqué.
Les chercheurs ne savent toujours pas ce qui a causé le signal annuel ni pourquoi il est apparu dans DAMA mais pas dans Cosine-100. Mais l'équipe coréenne a déclaré qu'elle espérait qu'une prochaine mise à niveau de son détecteur produirait de meilleures données pour aider à résoudre le mystère de la matière noire et du signal DAMA.
