La matière noire a-t-elle été observée grâce au CMdS ?
Le CDMS, ou Cryogenic Dark Matter Search, installé au fond de la mine américaine Soudan, est un détecteur permettant de déceler la présence de particules de matière noire. Il est constitué de plaques de silicium et de germanium refroidies presque au zéro absolu. Celles-ci sont protégées en grande partie des rayons cosmiques et des désintégrations radioactives naturelles de la mine.
La détection de ces particules de matière noire permettrait de résoudre
le problème concernant la dynamique anormale des galaxies et des amas.
Toutes les observations concordent vers l'existence d'une composante
non baryonique, c'est-à-dire non composée de protons ou de neutrons,
parmi la matière présente dans l'Univers observable. Cette composante
inconnue serait 5 fois plus massive que la matière ordinaire, mais on
ignore encore sa nature.
Cependant, ces particules exigent le respect de certaines conditions:
- neutralité et insensibilité aux forces électromagnétiques nécessaires,
sans quoi elles ne pourraient émettre de la lumière.
- ne pas subir d'interactions nucléaires fortes avec la matière puisqu'elles
ont jusqu'à maintenant échappé à toute détection.
- possibilité d'être sensibles à des forces au moins aussi peu intenses
que les forces nucléaires faibles.
Outre cela, il faut, pour détecter ces particules, refroidir un réseau cristallin
de sorte que la collision avec un noyau fasse vibrer son atome et dépose de
l'énergie sous forme de phonons (quanta d'énergie de vibration dans un
solide cristallin). La mesure de cette énergie dans un détecteur refroidi presque
au zéro absolu, permet en théorie de détecter le passage de particules de
matière noire. Face à ce faible signal, il faut réduire drastiquement le bruit
de fond, en l'occurrence le flux de particules issu du rayonnement cosmique,
pour s'assurer de ne pas les confondre avec une Wimps (particules massives
à faible interaction, Weakly interacting massive particles) et de faire la différence
avec un neutralino supersymétrique. Plus le détecteur est massif, et plus la
probabilité d'observer la collision entre une Wimps et le réseau cristallin est
importante. Cependant, il n'est pas exclu que les particules ayant provoqué
les événements observés ne soient en fait que des particules de matière
ordinaire. Pour le moment, la véracité concernant l'observation et donc la
détection de la matière noire reste discutable !
Pour finir, si les deux événements observés à des énergies de 12 et 15 KeV,
s'ils sont bien causés par des particules de matière noire, impliqueraient qu'un
détecteur plus massif finirait en un ou deux ans par voir les 5 événements
nécessaires pour affirmer avec certitude la découverte des particules de
matière noire. Actuellement, une telle version du CDMS est en cours de réalisation,
de même pour d'autres détecteurs du même type.
Une Wimps entrant en collision avec un noyau provoque son mouvement dans un réseau cristallin et donc la formation d'un phonon. Une Wimps peut aussi arracher un électron à un atome.
Réseau cristallin
