Matière noire : axion ou vérité ?

C’est l’une des particules les plus en vue pour occuper le poste de matière noire : l’axion. Comment détecter cette hypothétique particule, et prouver, ou non, son existence ?

L'axion a été théorisé en 1977 pour résoudre un problème du modèle standard de la physique des particules. Plus tard, on s’est aperçu que cette particule serait aussi une excellente candidate à la matière noire, cette matière inconnue et mystérieuse, qui représenterait 84 % de la masse de l’Univers. Jusqu'à présent, tous les efforts pour en détecter directement ont échoué. Où en sont donc aujourd'hui les tests de détection des axions dans l’espace et en laboratoire ? On fait le bilan de cette chasse à l’axion.

Pour en parler, La Science CQFD a le plaisir de recevoir Pierre Brun, directeur de recherche au département de physique des particules du CEA et enseignant à l’école des mines de Paris, ainsi que dans d’autres écoles d’ingénieurs en France et au Maroc, et Esther Ferrer-Ribas, chercheuse à l’Institut de la recherche fondamental de l’univers (IRFU) au CEA.

Comment construire des expériences pour traquer des particules de matière noire ?

Reportage réalisé par Céline Loozen.

La coopération internationale Darkside est conçue à cette fin pour traquer directement la matière noire. Basée en Italie, au Laboratoire souterrain du Gran Sasso, à une profondeur de 1400 mètres, son design composé d’un double blindage de 30 tonnes d’argon liquide et de 1 000 tonnes d'eau ultrapure est conditionné pour détecter le moindre sillage de matière noire. Actuellement en train de dépouiller les résultats des mesures prises ces dernières années, Davide Franco est déjà en train d’étudier le concept de la prochaine version de cette expérience, prévue pour l’année prochaine. Reportage au laboratoire Astroparticules et Cosmologie de l’Université Paris Cité. Par Céline Loozen :

Qu’est-ce que l’axion, cette particule hypothétique, jamais observée, qui tirerait son origine de la matière noire ?

Retrouvez le thread de l’émission du jour sur le fil twitter de La Science, CQFD.

• Détection d’axions : le démonstrateur MACQU testé avec succès (CEA, 2023)
• Des indices d'axions ultra-légers révélés par une lentille gravitationnelle (Astroparticule, 2023)
• Matière noire : dernières nouvelles de la chasse aux axions au CERN (Futura Sciences, 2023)
• CAST-CAPP se rapproche un peu plus de la matière noire sous forme d’axion (CERN, 2022)

Les références musicales

• Le titre du jour : Dark matter par Tijuana Panthers
• Le générique de début : Goca dünya par Altin Gun
• Le générique de fin : Pingpxng par Yin Yin