La construction d'un détecteur de matière noire de nouvelle génération commencera, le Royaume-Uni jouant un rôle de premier plan et fournissant le matériel essentiel au projet.

L'expérience LUX-ZEPLIN (LZ), qui sera construit à près d'un mile sous terre au Sanford Underground Research Facility (SURF) à Lead, Dakota du Sud, est considérée comme l'une des meilleures options à ce jour pour déterminer si des particules de matière noire théoriques connues sous le nom de WIMP (particules massives à interaction faible) existent réellement.

Une étape importante a maintenant été franchie avec des responsables du Département de l'énergie des États-Unis approuvant officiellement la conception finale la semaine dernière, permettant le début de la construction et propulsant le projet vers son objectif d'achèvement en avril 2020.

La collaboration LZ compte maintenant environ 220 scientifiques et ingénieurs participants qui représentent 38 institutions à travers le monde - avec des scientifiques britanniques, soutenu par le Conseil des installations scientifiques et technologiques, représentant environ un quart de la collaboration.

Henrique Araújo, de l'Imperial College de Londres, a déclaré:"Nous sommes impatients de voir tout s'assembler après une longue période de conception et de planification."

La nature de la matière noire, que les physiciens décrivent comme le composant invisible ou « masse manquante » dans l'univers, a échappé aux scientifiques depuis que son existence a été déduite par l'astronome suisse Fritz Zwicky en 1933. La quête pour découvrir de quoi est faite la matière noire, ou si cela peut être expliqué en peaufinant les lois connues de la physique, est considérée comme l'une des questions les plus urgentes en physique des particules.

LZ sera au moins 50 fois plus sensible à la recherche de signaux provenant de particules de matière noire que son prédécesseur, l'expérience Large Underground Xenon (LUX). La nouvelle expérience utilisera 10 tonnes de xénon liquide ultra-purifié, pour démêler d'éventuels signaux de matière noire. Xénon, sous sa forme gazeuse, est l'un des éléments les plus rares de l'atmosphère terrestre.

Le calendrier rapide de LZ l'aidera à rester compétitif avec des expériences internationales similaires de détection de matière noire, l'expérience XENON1T au Laboratoire national italien du Gran Sasso et le PandaX-II chinois. Ces deux projets ont un calendrier et une échelle similaires à LZ, bien que les participants de LZ visent à atteindre une sensibilité plus élevée à la matière noire que les autres concurrents.

"La science est très convaincante, il est donc poursuivi par des physiciens du monde entier, " dit Carter Hall, le porte-parole de la collaboration LZ et professeur agrégé de physique à l'Université du Maryland. "C'est une compétition amicale et saine, avec une découverte majeure possiblement en jeu."

LZ est conçu pour que si une particule de matière noire entre en collision avec un atome de xénon, il produira un flash de lumière rapide. Les impulsions lumineuses sont captées par une série d'environ 500 tubes amplificateurs de lumière tapissant le réservoir massif, plus de quatre fois plus que ceux installés à LUX, qui portera l'empreinte digitale révélatrice des particules qui les ont créés.

Les scientifiques britanniques fournissent du matériel pour la plupart des sous-systèmes et les récipients qui entoureront le xénon liquide sont également sous la responsabilité des participants britanniques. Ils seront construits avec le titane le plus ultra-pur au monde pour réduire le bruit de fond.