2024-04-04 20:02:57
Une nouvelle expérience conçue pour rechercher dans le cosmos son « élément » le plus mystérieux, la matière noire, a livré ses premiers résultats.
«Si vous y réfléchissez comme à une radio, la recherche de la matière noire revient à régler le cadran pour rechercher une station de radio particulière, sauf qu’il y a un million de fréquences à vérifier», a déclaré David, scientifique de l’Université de Chicago et co-responsable du projet BREAD. » Miller a déclaré dans un communiqué. «Notre méthode revient à analyser 100 000 stations de radio, plutôt que quelques-unes de manière approfondie.»
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Une petite expérience pour résoudre un gros problème
La matière noire représente un énorme problème pour les scientifiques car, même si elle représente environ 85 % de la matière de l’univers et que son influence empêche les galaxies de se séparer pendant leur rotation, nous n’avons aucune idée de ce qui la compose.
Cela est dû en partie au fait que la matière noire est effectivement invisible ; il ne semble pas interagir avec la lumière, n’émettant ni ne réfléchissant de photons standards. Ce manque d’interaction électromagnétique suggère que la matière noire n’est pas composée de protons, de neutrons et d’électrons qui composent les objets de « matière normale » comme les étoiles, les planètes, les lunes, notre corps et le chat d’à côté.
Bien que nos télescopes ne puissent pas détecter directement la matière noire, celle-ci affecte les étoiles, les galaxies et même la lumière via ses interactions avec la gravité. Les astronomes peuvent donc dire qu’il y a quelque chose là-bas, mais ils ne savent tout simplement pas ce que c’est. Savoir quoi chercher et exactement où chercher est une autre affaire.
«Nous sommes convaincus qu’il existe quelque chose, mais cela pourrait prendre de très nombreuses formes», a déclaré Miller.
Les composants de l’expérience sur la matière noire BREAD (Crédit image : BREAD Collaboration)
BREAD est une antenne parabolique coaxiale en forme de tube métallique incurvé pouvant tenir sur une table. L’expérience est conçue pour capturer des photons et les diriger vers un capteur situé à une extrémité pour rechercher un sous-ensemble d’axions possibles.
L’expérience BREAD à grande échelle verra l’équipement placé dans un champ magnétique puissant, ce qui, selon l’équipe, augmentera les chances de conversion des axones en photons. Pour preuve de principe, l’équipe a mené une expérience BREAD sans les aimants nécessaires pour générer ce champ.
L’expérience proto-BREAD s’est déroulée à l’Université de Chicago pendant un mois et a fourni des données intéressantes, aiguisant l’appétit de l’équipe pour l’expérience à grande échelle. Les résultats des tests ont montré que BREAD était très sensible dans la gamme de fréquences pour laquelle l’équipe l’avait conçu.
«Ce n’est que la première étape d’une série d’expériences passionnantes que nous prévoyons», a déclaré Andrew Sonnenschein, co-responsable de BREAD et chercheur au Fermilab. «Nous avons de nombreuses idées pour améliorer la sensibilité de notre recherche d’axions.»
La prochaine étape de l’expérience BREAD verra l’appareil transporté vers l’installation d’aimants du Laboratoire national d’Argonne. De plus, des installations telles que le SLAC National Accelerator Laboratory, le MIT, Caltech et le Jet Propulsion Laboratory de la NASA travaillent en recherche et développement avec l’Université de Chicago et Fermilab pour les futures recettes de l’expérience BREAD.
«Il y a encore tellement de questions ouvertes en science et un énorme espace pour de nouvelles idées créatives pour aborder ces questions», a conclu Miller. «Je pense qu’il s’agit d’un véritable exemple caractéristique de ce genre d’idées créatives – dans ce cas, des partenariats de collaboration percutants entre la science à petite échelle dans les universités et la science à plus grande échelle dans les laboratoires nationaux.»
Les recherches de l’équipe sont détaillées dans un article publié le mois dernier dans la revue Physical Review Letters.
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