Et si la réponse à la matière noire se trouvait sous nos pieds ?

On sait aujourd’hui que la matière noire existe bel et bien dans l’Univers. Toutefois, jusqu’ici, aucun des nombreux instruments installés à travers le monde n’a encore réussi à détecter ne serait-ce que les traces du passage d’une particule de cette matière.

La matière noire telle quelle est complètement invisible. C’est un nouveau type de particule qui n’interagit pas avec la lumière, c’est-à-dire qu’elle n’absorbe, n’émet, ni ne réfléchit les radiations électromagnétiques. Ainsi, pour essayer de la détecter, les scientifiques ont établi diverses méthodes, dont une qui consiste à prévoir l’existence de nouvelles particules.

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L’une de ces particules semble correspondre à ce qu’une particule de matière noire pourrait être, celle dénommée WIMP ou Weakly Interacting Massive Particle.

Une nouvelle étude récemment publiée sur le site de pré-impression arXiv propose une toute nouvelle manière de détecter ces particules WIMP. Il s’agit de l’analyse de la croûte terrestre.

Très difficile à repérer

La matière noire interagit occasionnellement avec la matière normale à travers l’interaction faible, une force au niveau nucléaire.

Cependant, ces interactions sont extrêmement rares, car l’interaction faible a une très courte portée.

La rencontre entre une particule de matière noire et une particule de matière provoque un transfert d’énergie qui éjecte la matière normale, un phénomène qui pourrait éventuellement être détecté. Seulement, il faut de très gros détecteurs à cause de la rareté de l’événement. De plus, il est nécessaire de les installer à une certaine profondeur, pouvant aller jusqu’à 2 km, pour que les rochers absorbent les bruits provoqués par d’autres particules de haute énergie comme les neutrinos ou les rayons cosmiques.

Malheureusement, jusqu’ici, aucun des détecteurs n’a encore réussi à détecter la moindre particule de matière noire.

Étudier les entrailles de la Terre

La nouvelle étude propose d’utiliser le plus gros détecteur que l’on pourrait avoir sous la main pour essayer de repérer les traces du passage de la matière noire. Il s’agit de la croûte terrestre.

Selon les scientifiques, lorsque des particules de matière noire interagissent avec la matière contenue dans les rochers, un proton ou un neutron peut être libéré. Cet événement va changer la composition chimique du rocher dans les environs de la zone d’impact.

Avec cette méthode de recherche, il est possible d’aller à des profondeurs deux fois plus grandes que ce qu’on peut avoir avec les détecteurs classiques. Il y a ainsi moins de bruit. Les rochers peuvent aussi rester à leur place pendant des millions d’années, ce qui offre plus de chances de détecter les traces du passage de particules de matière noire.

Les chercheurs suggèrent cependant qu’il est préférable d’analyser des échantillons provenant de la croûte océanique puisque la croûte continentale contient naturellement des éléments radioactifs qui pourraient laisser les mêmes traces que la matière noire.

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