Sous les Black Hills du Dakota du Sud, le centre de recherche souterrain de Sanford abrite le grand détecteur souterrain au xénon (LUX), un instrument de pointe conçu pour capturer les particules insaisissables qui composent la matière noire. Le détecteur contient 0,33 tonne de xénon liquide enfermé dans un récipient en titane, surveillé par une grille de photomultiplicateurs très sensibles qui enregistrent les faibles éclairs produits lorsqu'une particule de matière noire entre en collision avec un noyau de xénon.
Pour protéger l'expérience du rayonnement cosmique, LUX se trouve sous un mile de roche. Bien qu’aucun signal définitif n’ait encore été détecté, les récentes mises à niveau d’étalonnage devraient pousser la sensibilité du détecteur à de nouvelles limites, rapprochant ainsi les scientifiques d’une avancée décisive. "Il est essentiel que nous continuions à augmenter la capacité de notre détecteur", déclare Rick Gaitskell, physicien à l'Université Brown.
La quête pour identifier la matière noire remonte à 1933, lorsque l'astronome suisse Fritz Zwicky observa que les amas de galaxies tournaient trop vite pour être maintenus ensemble par la seule matière visible. Depuis lors, les chercheurs ont utilisé toute une gamme d'outils, du Grand collisionneur de hadrons en Europe à l'Observatoire à rayons X Chandra de la NASA, pour sonder cette composante cachée de l'univers.
Découvrir la véritable nature de la matière noire permettrait non seulement de résoudre un casse-tête astrophysique de longue date, mais ouvrirait également la porte à des applications technologiques potentielles.
En 2009, le physicien Jia Liu a proposé que si la matière noire était composée de neutralinos – des particules hypothétiques électriquement neutres qui sont leurs propres antiparticules – alors leur annihilation mutuelle pourrait libérer de grandes quantités d’énergie. Une seule livre de neutralinos pourrait générer près de cinq milliards de fois l'énergie d'un poids équivalent de dynamite.
Un tel « réacteur à matière noire » pourrait fournir la poussée nécessaire à un vaisseau spatial pour accélérer jusqu'à des vitesses relativistes, réduisant ainsi considérablement les temps de trajet jusqu'aux étoiles les plus proches.
Selon le concept de Liu, un vaisseau spatial comporterait une chambre de confinement qui s’ouvrirait pour « récupérer » la matière noire au cours de son voyage. Une fois la matière scellée, la chambre comprime les particules, augmentant ainsi les taux d'annihilation. L’énergie résultante est ensuite canalisée pour propulser le navire vers l’avant. Le cycle se répète tout au long du voyage.
Étant donné que le moteur tire son carburant directement du milieu interstellaire, un vaisseau de 100 tonnes pourrait approcher la vitesse de la lumière en quelques jours, réduisant ainsi un voyage à ProximaCentauri de plusieurs dizaines de millénaires à environ cinq ans.
Bien que ce scénario reste spéculatif, il illustre les possibilités de transformation que la recherche sur la matière noire pourrait ouvrir.
Les recherches sur la matière noire pourraient révéler de nouveaux mécanismes de conversion et de stockage d'énergie, conduisant potentiellement à des sources d'énergie propres et à haute densité basées sur l'annihilation des particules.
Un fonctionnement sûr nécessiterait des systèmes de confinement robustes et un contrôle précis des processus d'annihilation pour empêcher les rejets incontrôlés de rayonnements de haute énergie, garantissant ainsi l'intégrité de l'équipage et du vaisseau spatial.