Le Cern part à la recherche des particules associées à la matière noire, la masse manquante de l'Univers

PARTICULES D'ici 2021, le Cern souhaite détecter des particules pour le moment hypothétiques, comme la photons noirs et les neutralinos, témoins de la présence de la matière noire

20 Minutes avec AFP

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Une image de la région de Fornax par le Hubble Ultra Deep Field.
Une image de la région de Fornax par le Hubble Ultra Deep Field. — European Southern Observatory / AFP

Elle reste le plus grand mystère de l’univers : on ne l’a jamais vue, jamais détectée. L’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, plus connue sous l’acronyme Cern, va lancer une nouvelle expérience pour rechercher des particules associées à la matière noire, comme les photons noirs.

Dans un communiqué, l’organisation, qui dispose dans son sous-sol du plus grand accélérateur de particules au monde (le LHC), a indiqué que sa commission de recherche a approuvé une nouvelle expérience qui s’intéressera « aux particules légères interagissant faiblement ». Certaines d’entre elles sont associées à la matière noire, un type de matière dit « hypothétique » qui, n’étant pas sensible à la force électromagnétique, ne peut émettre de la lumière, ce qui la rend difficile à détecter.

A la recherche de l’impossible

Enfouis à quelque 100 mètres sous terre, le LHC – une sorte d’immense anneau situé sous les territoires suisse et français – a commencé à faire entrer en collision des particules en 2010. A l’intérieur du tunnel de 27 km de circonférence, des paquets de protons voyagent à une vitesse proche de celle de la lumière, et entrent en collision à quatre points d’interactions. Ces collisions engendrent de nouvelles particules, que les physiciens du monde entier analysent ensuite pour approfondir les connaissances des lois de la nature et dans l’espoir de découvrir de nouvelles particules et de nouveaux phénomènes physiques.

Comme les quatre détecteurs principaux du LHC ne sont pas en mesure de détecter « les particules légères interagissant faiblement qui pourraient être produites parallèlement à la ligne de faisceau » de protons, le Cern a décidé de créer et d’installer un nouveau détecteur, appelé Faser, chargé de rechercher des particules hypothétiques, en particulier des photons noirs, ainsi que des neutralinos, également associés à la matière noire.

27 % de la masse de l’Univers

Alors que la trajectoire des protons dans les faisceaux sera incurvée par les aimants du LHC, les « particules légères interagissant très faiblement », que le Cern espère dénicher, « poursuivront leur route en ligne droite, et leurs « produits de désintégration » pourront alors être détectés par Faser ». L’expérience sera installée au cours de l’actuel second long arrêt du LHC et sera prête à acquérir des données à partir de la troisième période d’exploitation du collisionneur, entre 2021 et 2023.

S’ils trouvent les particules qu’ils recherchent, les scientifiques espèrent ainsi pouvoir lever une partie du voile sur la mystérieuse matière noire, cette masse manquante de l’univers qui représente environ 27 % de l’univers et tient ensemble les galaxies mais est invisible et détectable seulement par les effets de la gravité. En 2012, les expériences au Cern ont permis de confirmer l’existence du boson de Higgs, considéré comme la clef de voûte de la structure fondamentale de la matière.