L'éclair d'un cristal brillant pourrait nous aider à trouver des WIMPs plus légers et à répondre à de lourdes questions sur notre univers.
Aussi connu sous le nom de particules massives à interaction faible, Les WIMPS sont une particule théorique de matière noire, la substance mystérieuse qui représente 85 % de la masse de notre univers.
Nous savons que la matière noire est là-bas, nous ne l'avons tout simplement jamais détecté directement.
"La matière noire est l'un des plus grands mystères de la physique, " dit Stephen Derenzo, chercheur au Berkeley Lab du département américain de l'Énergie. « Son existence a été confirmée par de nombreuses observations astronomiques grâce à sa force gravitationnelle sur les étoiles, galaxies et rayons lumineux."
Mais ce que nous voulons maintenant, ce sont des preuves physiques de l'existence de la matière noire. C'est pourquoi nous recherchons des WIMPs.
Mais que se passe-t-il si nous recherchons la mauvaise chose ?
Le nom WIMP implique une taille "massive", mais nous parlons vraiment de particules subatomiques. Spécifiquement, quelque chose de plus lourd qu'un proton.
Nous recherchons des WIMPs au-dessus de la masse du proton depuis un certain temps, en utilisant un "grand nombre d'expériences énormes … mais aucun signal n'a été confirmé, " dit Stéphane.
Et si les WIMPs n'avaient pas du tout cette taille ? "On ne sait rien de leur masse, et ils pourraient être beaucoup plus légers, " dit Stéphane.
Si nous voulons rechercher des WIMPs plus légers, nous aurons besoin d'un moyen de détecter des signaux beaucoup plus petits. Nous aurons besoin d'un détecteur capable de répondre à des énergies des milliers de fois inférieures à ce que nous attendions.
C'est là qu'intervient GaAs.
L'arséniure de gallium à la rescousse
En vue de créer un détecteur WIMP plus sensible, Stephen a étudié un cristal appelé arséniure de gallium (GaAs).
Les cristaux de GaAs brillent lorsque des particules les percutent, et ils brillent plus intensément si vous incluez des atomes de silicium et de bore dans les cristaux. Une fois modifié de cette manière, Les cristaux de GaAs émettent une lueur détectable même lorsqu'ils sont heurtés par des particules subatomiques de faible énergie.
Encore mieux, il n'y a pas de rémanence.
Et le clin d'oeil ? De gros cristaux de GaAs extrêmement purs sont disponibles dans le commerce.
Compter vos poulets de matière noire
"Il est difficile d'imaginer un meilleur matériau pour rechercher [des particules de matière noire] dans cette gamme de masse particulière, " dit Stéphane.
Bien sûr, un nouveau matériau de détecteur nécessite un nouveau détecteur. Stephen aimerait voir plusieurs nouveaux détecteurs WIMP développés, dont un qui utilise GaAs pour rechercher des signes de matière noire plus légère.
Il espère qu'un tel détecteur pourra découvrir la première preuve physique de matière noire, mais il ne compte pas encore ses poulets.
"C'est un privilège de travailler sur un problème aussi important en physique, mais la célébration devra attendre que des signaux clairs soient vus, " dit Stéphane.
"Il est possible que les particules de matière noire soient encore plus légères que ce que nous pouvons voir avec GaAs, et leur découverte devra attendre des expériences encore plus sensibles."
Cet article a été publié pour la première fois sur Particle, un site d'actualité scientifique basé à Scitech, Perth, Australie. Lire l'article original.
