Une expérience enfouie sous une mine canadienne vient de commencer à guetter des signaux si faibles qu’ils pourraient révéler la fameuse matière encore jamais observée directement.
Son nom est SuperCDMS SNOLAB. L’installation se trouve à plus de 1,6 km sous la surface, dans la mine de Creighton, près de Sudbury au Canada. Cette profondeur protège les détecteurs d’une grande partie des particules venues de l’espace, qui pourraient produire de faux signaux.
Un détecteur SuperCDMS équipé de ses connexions électriques dans un boîtier en cuivre.
Crédit : SNOLAB
Les chercheurs y recherchent la matière noire. Cette matière invisible est déduite de ses effets gravitationnels sur les galaxies et d’autres objets célestes. Elle représenterait environ 85 % de toute la matière de l’Univers, mais sa nature reste inconnue.
SuperCDMS s’intéresse surtout à d’hypothétiques particules de matière noire très légères. Si l’une d’elles heurte le matériau d’un détecteur, elle ne devrait lui transmettre qu’une quantité infime d’énergie. Les appareils doivent donc être capables de repérer des perturbations minuscules.
Pour cela, l’expérience utilise 24 cristaux très purs de silicium et de germanium, chacun d’une taille proche de celle d’un palet de hockey. Un choc attendu produirait une très petite vibration dans le cristal, appelée phonon, ainsi qu’un faible signal électrique. Des capteurs supraconducteurs sont chargés de les mesurer.
Ces capteurs doivent fonctionner à une température extrêmement basse, proche du zéro absolu. À cette température, les perturbations thermiques deviennent suffisamment faibles pour rechercher les traces attendues. Les cristaux sont donc placés dans un système de refroidissement plus froid que l’espace environnant.
Le dispositif doit aussi se protéger de la radioactivité naturelle. Plusieurs couches de cuivre, de polyéthylène et de plomb entourent les détecteurs. Une barrière limite également l’entrée du radon, un gaz radioactif naturel. Même profondément sous terre, ces précautions restent nécessaires pour distinguer un éventuel signal de matière noire du bruit ambiant.
La collecte qui vient de commencer constitue encore une phase préliminaire. Elle doit permettre de tester le refroidissement, les détecteurs et le niveau de bruit de l’installation. Cette première campagne se poursuivra durant l’automne 2026 et pourrait déjà fournir des résultats scientifiques.
L’expérience sera ensuite réchauffée temporairement pour effectuer des réglages et des opérations de maintenance. Une nouvelle campagne d’environ un an doit commencer en 2027, cette fois avec les détecteurs fonctionnant à leur sensibilité prévue.