Comment trouver les Wimps?

L'expérience Edelweiss II (1) enregistre, depuis janvier 2006, ses premières impulsions. Edelweiss est une expérience dont le but est la détection des Wimps, particules de matière noire, dans le laboratoire souterrain de Modane (LSM, CNRS/IN2P3 - CEA). Malgré d'excellentes performances, Edelweiss I avait une sensibilité limitée par le bruit de fond des neutrons ambiants. Avec Edelweiss II, il va être possible de gagner un facteur 100 sur la sensibilité à la découverte des Wimps et de tester une grande variété de modèles proposés dans le cadre des théories de supersymétrie. Edelweiss II sera inaugurée le 31 mars prochain à Modane.

La matière ordinaire, constituée d'atomes, qu'ils soient terrestres, stellaires ou galactiques, ne contribue que pour environ 4 % à la densité totale de l'Univers. Une partie des 96 % restants serait formée de matière cachée (25 %), dite aussi matière noire, le reste étant de « l'énergie noire ». La matière noire tire son nom du fait qu'elle interagit faiblement avec la matière ordinaire et qu'elle est notamment insensible aux interactions électromagnétiques qui pourraient donner lieu à un rayonnement lumineux. Son éventuelle existence, prédite pour la première fois dans les années trente par l'astronome Fred Zwicky, est une des énigmes majeures de la physique léguées par le XXe siècle. Plusieurs théories de physique subatomique, en particulier les théories de supersymétrie, prédisent qu'elle pourrait être constituée d'un nouveau type de particules, les Wimps (acronyme anglo-saxon de particule massive interagissant très faiblement).

De nombreuses équipes dans le monde cherchent à observer les Wimps. Mais ces particules sont très difficiles à détecter compte tenu de leur très faible interaction avec la matière ordinaire (et donc avec un détecteur), d'où la nécessité de se protéger des parasites que constituent d'une part le rayonnement cosmique et la radioactivité qu'il induit, et d'autre part la radioactivité naturelle (corps humain, roches, matériaux). Pour cela, les physiciens travaillent dans des laboratoires souterrains avec des matériaux d'une pureté radioactive extrême et leurs détecteurs sont protégés par de multiples blindages. L'objectif est de détecter les infimes « chocs » entre des Wimps et les noyaux atomiques du germanium des détecteurs, notamment par la mesure de la très faible élévation de température qu'ils produisent (un millionième de degré environ).

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