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Posté par Redbran le Mercredi 16/09/2015 à 12:00
Une nouvelle méthode pour rechercher la matière noire

La matière noire est invisible. Basé sur l'effet de lentille gravitationnelle, un anneau de matière noire a été déduit dans cette image d'un amas de galaxies (de CL0024 + 17) et a été représenté en bleu. Illustration: Wikimédia commons
Bien qu'aucune observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...) directe n'ait encore pu identifier la nature des particules à l'origine de la matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d'effets inattendus, notamment au sujet des galaxies. Différentes hypothèses ont été...), la plupart des modèles théoriques actuels prévoient qu'elles interagiraient avec le noyau des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une...). Pour la première fois, les scientifiques de la collaboration XENON ont développé de nouvelles techniques d'analyse dans le but de chercher, dans les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) enregistrées par le détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été...) XENON100, les interactions possibles de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état...) noire avec les électrons orbitant autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) du noyau des atomes.

Cette analyse ne met en évidence aucun signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis...) significatif, renforçant de nouveau l'hypothèse d'une nature extrêmement faible des interactions de la matière noire. Dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu...) international actuel, les nouveaux résultats de la collaboration XENON sont particulièrement troublants puisqu'ils rejettent avec une précision sans égale l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme...) des modèles proposés par les théoriciens dans ce cadre, en particulier, ceux qui avaient été proposés afin d'expliquer les observations de la collaboration DAMA/LIBRA. La controverse scientifique (Une controverse est un débat de fond sur une idée nouvelle. L'histoire des sciences est jalonnée de controverses scientifiques dont certaines sont restées...) autour de la nature de la matière noire devrait donc être relancée autour d'un sujet toujours aussi mystérieux, encore positionné à la frontière (Une frontière est une ligne imaginaire séparant deux territoires, en particulier deux États souverains. Le rôle que joue une frontière peut fortement varier suivant les...) de nos connaissances et de notre imagination.

Soutenue par le Conseil Régional des Pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le plus souvent sous...) de la Loire, l'Ecole des Mines de Nantes, le CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et l'Université de Nantes (L’université de Nantes est une université française située à Nantes. Elle a été créée sous sa forme actuelle par un décret du 29...), l'équipe Xénon (Le xénon est un élément chimique, de symbole Xe et de numéro atomique 54. Le xénon est un gaz noble, inodore et incolore. Dans une lampe à...) du laboratoire Subatech (1), sous la responsabilité de Dominique Thers, contribue depuis 2009 à la collaboration XENON mise en place et dirigée par Elena Aprile de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures)....) Columbia à New-York. D'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des réseaux de distribution d'électricité et de gaz pour les 8 gestionnaires du secteurs mixte en région...) et déjà à l'origine de nombreux records autour de l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la...) directe de matière noire, les membres de la collaboration ont réexaminé leurs données afin de rechercher des interactions possibles de la matière noire avec les électrons. Ces résultats font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette...) de deux articles publiés dans les revues "Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour...)" et "Physical Review Letters".

A propos de l'expérience

Le détecteur XENON100 utilise 62 kg de xénon liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) ultra-pur et enregistre les signaux très faibles de charge électrique (La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui respecte le principe de conservation.) et de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière...) attendus dans les collisions des particules rares de matière noire avec les atomes de xénon. L'expérience se situe dans le laboratoire souterrain du Gran Sasso en Italie (LNGS), protégé contre les rayonnements cosmiques par 1400 m de montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète...). Contrairement à DAMA/LIBRA, également situé dans le LNGS, XENON100 est capable de distinguer entre la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une...) sur les noyaux et sur les électrons des atomes. Pour exclure des signaux de bruit de fond (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la...) provenant de la radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le thorium,...) résiduelle localisée aux environs du détecteur, seuls les événements détectés dans les 34 kg de xénon liquide de la partie centrale sont considérés comme des signaux possibles. En outre, des couches de cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur...), de polyéthylène, de plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du...), et d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) protègent le détecteur de ce bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une...) de fond. Grâce à toutes ces précautions, le signal de bruit de fond est plus faible d'un facteur 100 par rapport à celui mesuré par DAMA/LIBRA et même plus petit que l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) de la modulation annuelle mesurée.

Dans ce contexte, la collaboration XENON a analysé ses données afin d'estimer le taux de diffusions sur les électrons des atomes et de rechercher des variations temporelles potentielles. Pour cela, il a été crucial de bénéficier de la très grande stabilité du détecteur pendant les 225 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du...) effectifs de l'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) de données qui s'est déroulée sur une période totale d'environ 500 jours. Les scientifiques ont également analysé tous les paramètres thermodynamiques pertinents du détecteur et vérifié la stabilité de l'analyse et des contributions du bruit de fond. Ils ont cherché d'éventuelles variations dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) du signal de matière noire au moyen d'une méthode d'analyse spécifique. Aucune modulation significative du signal n'a été trouvée dans les données couvrant les 500 jours ? ce qui est en contradiction (Une contradiction existe lorsque deux affirmations, idées, ou actions s'excluent mutuellement.) avec l'observation de DAMA/LIBRA.

Note:
(1) Laboratoire commun à l'École des Mines de Nantes, à l'Université de Nantes et au CNRS


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Source: CNRS
 
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