Marianne Moore
Étudiante au doctorat en physique
Massachusetts Institute of Technology
Publication primée : Accelerating Earth-bound dark matter
Publiée dans : American Physical Society
Résumé
De multiples études ont établi que la matière qui compose les étoiles et planètes ne représente qu’une petite fraction de la masse totale de l’Univers, le reste étant invisible et interagissant très peu avec la matière ordinaire, d’où origine le nom « matière noire ». Pourtant, cette matière noire est essentielle à la formation et à l’existence de galaxies, incluant la nôtre. Comme la matière noire ne compose pas les étoiles et les planètes, déterminer ses caractéristiques demeure l’un des problèmes majeurs de la physique moderne. Dans le but d’analyser les propriétés de cette matière, de nombreuses collaborations internationales de physiciens et physiciennes construisent de gigantesques détecteurs avec des matériaux ultrapurs. L’objectif de ces détecteurs est d’observer l’énergie déposée par une particule de matière noire. Le prix de construction de chacun de ces détecteurs tourne autour de 150 millions de dollars, plus les frais d’opération. Pourtant, jusqu’à maintenant, aucun détecteur n’a enregistré de signal de la matière noire. L’absence de résultats concluants par ces détecteurs a toutefois permis d’exclure un nombre d’hypothèses sur les propriétés de la matière noire. Alors la recherche continue! Dans ce projet, Marianne Moore et ses collaborateurs proposent deux techniques innovatrices qui permettront de chercher la matière noire sans avoir à construire de nouveaux détecteurs dispendieux ou développer de nouvelles technologies. Ces méthodes utilisent des instruments déjà existants et sont sensibles à des candidats de matière noire qui n’ont pas été exclus. Plus précisément, un des candidats a la propriété d’être facilement capturé en grande quantité par l’attraction gravitationnelle de la Terre. Cependant, une fois capturé, il ne possède pas l’énergie suffisante pour réagir avec un détecteur. Cette étude démontre que l’on peut jouer au billard avec cette hypothèse de matière noire en utilisant deux instruments: le premier est un accélérateur qui donne de l’énergie à la matière noire et le deuxième est un détecteur pour enregistrer un signal dû au passage de la matière noire. En mettant à profit les instruments actuels, il est possible de donner un coup de pied à la matière noire, ce qui lui transfère l’énergie nécessaire pour créer un signal dans un détecteur faisant également partie de l’expérience. Jusqu’à maintenant, les détecteurs de matière noire opèrent pendant des mois, voire des années, avant de pouvoir dévoiler leurs résultats. En revanche, en utilisant la technique proposée dans ce projet, il sera possible d’obtenir des données de qualité en quelques semaines, tout au plus.