LUX et la matière noire

[Dr Eric Simon]

Dans 5 jours, mercredi 30 octobre, la collaboration américaine LUX va présenter ses premiers résultats très attendus de recherche directe de WIMPs.

Le détecteur de LUX (une chambre à projection temporelle au xénon biphasique) est si performant (368 kg de xénon et des photomultiplicateurs de course) que la sensibilité annoncée est de l'ordre de 100 fois meilleure que la meilleure des expériences antérieure (XENON100 en l'occurence).

C'est simple, les résultats de LUX doivent permettre soit de détecter pas mal de WIMPs (si ils existent), et confirmer les indices observés par d'autres manips (CDMS et CoGENT en particulier), ou bien totalement exclure ces résultats antérieurs et sérieusement mettre en doute l'hypothèse WIMPs.

Le porte-parole de l'expérience, Daniel McKinsey, interviewé par un journaliste de Nature a juste répondu "We have a detector that is working very, very well"..

(nous avons un détecteur qui fonctionne très très bien).

 

Le séminaire sera webcasté sur le site de Sanford Lab. J'ai raconté un peu plus de détails sur mon blog ici, pour ceux que ça émoustille (comme moi )

On espère que ce n'est pas juste un gros coup de com' au moment où le Department of Energy doit faire des choix pour distribuer des crédits aux manips d'astroparticules...

 

les sites de LUX et du Sanford Lab:

http://lux.brown.edu/LUX_dark_matter/Home.html

 

http://sanfordlab.org/science/lux

 

la brève de Nature :

http://www.nature.com/news/final-word-is-near-on-dark-matter-signal-1.14000

Modifié 25 octobre 2013 par Dr Eric Simon

[furax08]

Curieux de voir les résultats, c'est la théorie de MOND qui risque de prendre un coup.

[Dr Eric Simon]

Juste un petit mot pour vous remercier, ceux d'entre vous qui ont voté pour mon blog pour les Golden Blog Awards 2013, Ca Se Passe Là-Haut se retrouve dans la shortlist des 10 présélectionnés dans la catégorie Science/Recherche !

 

Merci à toutes et tous !

 

Pour revenir au sujet, ce qu'il faut bien comprendre, c'est que la masse très importante du détecteur, avec en plus les photomultiplicateurs ultra performants utilisés, permettent de pouvoir théoriquement observer des dépôts d'énergie très rares (grâce à la forte masse) et très faibles (donc des interactions de WIMPs de relativement faible masse), en effet, les PM peuvent détecter un seul photon...

Le réservoir de xénon, en plus, est plongé dans un beaucoup plus gros réservoir d'eau, qui permet de blinder un maximum contre le bruit de fond radioactif, gamma, ou neutrons. Bref, c'est la Rolls-Royce des détecteurs actuels...

D'après les calculs effectués par un théoricien il y a quelques mois (Dan Hooper pour le citer), LUX doit être capable de détecter entre 3 et 24 WIMPS par mois... Les résultats de la semaine prochaine concernent 60 jours de "comptage"....

 

Le lien vers le webcast sera donné sur cette page d'annonce (début 9h00 heure locale, soit 15h00 pour nous) :

http://sanfordlab.org/public-event/1610

Modifié 27 octobre 2013 par Dr Eric Simon

[montmein69_2]

Leur appareillage parait effectivement au top ....

 

XENON100 sous le Gran Sasso observe depuis au moins deux ans ... et n'a rien détecté.

L'équipe américaine de LUX .... est très confiante ... mais annoncer une capacité de "LUX doit être capable de détecter entre 3 et 24 WIMPS par mois..." n'est-il pas de la com ..... pure et simple ?

On espère que ce n'est pas juste un gros coup de com' au moment où le Department of Energy doit faire des choix pour distribuer des crédits aux manips d'astroparticules...

C'est un risque effectivement .... certaines équipes américaines sont tentées par cette façon de faire.

[Dr Eric Simon]

Leur appareillage parait effectivement au top ....

 

XENON100 sous le Gran Sasso observe depuis au moins deux ans ... et n'a rien détecté.

L'équipe américaine de LUX .... est très confiante ... mais annoncer une capacité de "LUX doit être capable de détecter entre 3 et 24 WIMPS par mois..." n'est-il pas de la com ..... pure et simple ?

 

C'est un risque effectivement .... certaines équipes américaines sont tentées par cette façon de faire.

 

Ce ne sont pas les physiciens de LUX qui ont fait le calcul prédisant de 3 à 24 événements par mois, mais le physicien Dan Hooper de FermiLab. Et c'est vrai que ce chercheur paraît assez convaincu d'avoir raison, mais ces arguments sont pourtant robustes.

Il avait même réanalysé les résultats négatifs de XENON100 en montrant qu'il y avait quelques événements dans les données qui ne semblaient pas être du bruit de fond comme l'avait estimé les chercheurs de XENON100... J'en avait parlé en juillet dernier (voir http://drericsimon.blogspot.fr/2013/07/de-la-matiere-noire-detectee-sans-le.html).

 

Vous pouvez voir le papier de Hooper de juillet dernier, où il prédit le taux d'interation de LUX sur arXiv ici (paragraphe V):

http://arxiv.org/pdf/1306.1790.pdf

Modifié 27 octobre 2013 par Dr Eric Simon

[stef-astro]

First Results From Dark Matter Detector to Be Unveiled Today: How to Watch Live

 

http://www.space.com/23386-dark-matter-detector-announcement.html

[Dr Eric Simon]

First Results From Dark Matter Detector to Be Unveiled Today: How to Watch Live

 

http://www.space.com/23386-dark-matter-detector-announcement.html

 

Petit erratum sur ce que je disais, c'est à 16h pour nous (et pas 15h), il y a 7 heures de décalage...

Vous poyuvez aussi le suivre en direct chez moi ...

http://drericsimon.blogspot.fr/2013/10/seminaire-de-lux-en-direct.html

Modifié 30 octobre 2013 par Dr Eric Simon

[Dr Eric Simon]

Petit erratum sur ce que je disais, c'est à 16h pour nous (et pas 15h), il y a 7 heures de décalage...

Vous poyuvez aussi le suivre en direct chez moi ...

http://drericsimon.blogspot.fr/2013/10/seminaire-de-lux-en-direct.html

 

Résultat des courses : LUX ne détecte aucune WIMP. Les WIMPs de faible masse sont totalement exclues par LUX...

 

Retour à la case départ, mais l'hypothèse WIMP sent de plus en plus le sapin...

[stef-astro]

Résultat des courses : LUX ne détecte aucune WIMP. Les WIMPs de faible masse sont totalement exclues par LUX...

 

Retour à la case départ, mais l'hypothèse WIMP sent de plus en plus le sapin...

 

Cela ferme une porte, quelles sont les autres qui pourraient apporter des hypothèses intéressantes à suivre ?

[Dr Eric Simon]

Cela ferme une porte, quelles sont les autres qui pourraient apporter des hypothèses intéressantes à suivre ?

 

Elles sont très nombreuses, les possibilités, et certainement des trucs auxquels on n'a jamais pensé. Ce sont peut-être nos petits enfants qui trouveront...

 

Bon, trêve de défaitisme, une hypothèse que j'aime bien c'est les neutrinos stériles.

C'est des neutrinos plus massifs que les trois neutrinos que l'on connait classiquement, et qui n'ont absolument aucune interaction (hormis la gravitation). Ils peuvent permettre d'expliquer une anomalie qui est observée sur les flux de neutrinos mesurés auprès des réacteurs nucléaires. Avec une masse suffisante, ils peuvent participer assez grandement à la masse manquante.

Le blème, vu qu'ils n'interagissent pas du tout, c'est que leur mise en évidence ne peut être que indirecte.

voir un peu plus de choses sur ces neutrinos : http://drericsimon.blogspot.fr/2012/12/neutrinos-steriles-et-matiere-sombre.html

[pas03410]

Bonjour, ou peut-être persévérer dans la même voie, mais avec un détecteur beaucoup plus sensible comme le projet LUX ZEPLIN, non? http://newscenter.lbl.gov/science-shorts/2013/02/07/lz-award/

[gglagreg]

(une chambre à projection temporelle au xénon biphasique)

 

whaoouuu !!! ça à l'air encore plus fort que le procédé supercolor tryphonard !!!

 

 

[Beam]

Je n'y crois pas trop moi à cette matière noire...

[tete2supernova]

Bonsoir,

 

Ces résultats se basent sur les 80premiers jours de l'expérience non? Puisqu'elle est prévue pour durer encore un an, on peut toujours espérer?

[pascal_meheut]

Bonsoir,

 

Ces résultats se basent sur les 80premiers jours de l'expérience non? Puisqu'elle est prévue pour durer encore un an, on peut toujours espérer?

 

Sans doute mais les probabilités et l'espoir vont souvent assez mal ensemble.

 

Suppose que tu sois commerçant et que tu attende de 3 à 24 clients par mois et que tu n'en vois aucun en presque 3 mois, tu peux continuer à espérer mais ça sent la sapin comme le disait plus haut le Dt Eric Simon.

Modifié 31 octobre 2013 par pascal_meheut

[stef-astro]

LUX Dark matter detector finds no WIMPs, so why are scientists happy?

 

Article (Anglais) : http://www.latimes.com/science/sciencenow/la-sci-sn-dark-matter-lux-finds-nothing-wimps-20131030,0,78998.story#axzz2jHRbZcMo

[Dr Eric Simon]

LUX Dark matter detector finds no WIMPs, so why are scientists happy?

 

Article (Anglais) : http://www.latimes.com/science/sciencenow/la-sci-sn-dark-matter-lux-finds-nothing-wimps-20131030,0,78998.story#axzz2jHRbZcMo

 

On comprend pourquoi ils sont heureux, ils ont le détecteur le plus performant du monde, ils écrasent toute la concurrence...

Les autres expériences, celles qui utilisent du germanium par exemple, doivent être au 43ème dessous en voyant les résultats de LUX. Ils savent qu'ils pourront jamais atteindre une telle sensibilité.

Ce qu'il faut bien comprendre, c'est qu'on pouvait s'attendre à voir des WIMPs du fait des quelques événements surprenants qui avaient été détectés par les expériences CDMS et CoGENT, tout venait de là. Les taux d'nteractions avaient été calculés en considérant que les collisions observées par CDMS et CoGENT étaient des vraies WIMPs. Dans la présentation de Gaitskell hier, il mentionnait même beaucoup plus que les 3 à 24 interactions par mois calculés par D. Hooper. Ils s'attendaient d'après les prédictions à voir plus de 1500 WIMPs à basse énergie pour 85 jours de comptage, et ils n'en observent pas un seul... Un résultat négatif peut être aussi joyeux qu'un résultat positif.

Modifié 31 octobre 2013 par Dr Eric Simon

[Beam]

C'est même une preuve de vitalité et de rigueur pour la science.

Ils ont bien regardé si il n'y a pas un peu d’éther au fond du bidon de xénon?

C’est peut être idiot, mais plus j'y pense plus la matière noir me fait l'effet de la théorie de l’éther.

[teddelyon]

C'est même une preuve de vitalité et de rigueur pour la science.

Ils ont bien regardé si il n'y a pas un peu d’éther au fond du bidon de xénon?

C’est peut être idiot, mais plus j'y pense plus la matière noir me fait l'effet de la théorie de l’éther.

 

Bien d'accord...

 

D'ailleurs cette absence de résultat c'est un point de plus pour MOND, non ?

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Je n'ai pas pu voir la présentation en direct mais j'ai lu attentivement les "slides" : http://luxdarkmatter.org/talks/20131030_LUX_First_Results.pdf

 

J'ai vraiment l'impression qu'en dévoilant les résultats aussi vite, ils ont tenté un coup de poker. Le fait qu'ils n'aient pas analysé les résultats en "aveugle" comme c'est la norme maintenant pour ce genre de recherche, montre qu'ils ont souhaité aller vite, quitte à faire l'impasse sur la compréhension des biais du détecteur et de l'analyse. C'est ennuyeux, car s'ils avaient trouvé un résultat positif, personne n'y aurait cru. Là comme le résultat est négatif on est naturellement plus enclin à le croire...

Il faut comprendre que ce type d'expérience est extrêmement délicat, il faut vraiment comprendre tous les détails de l'appareillage et les caractéristiques du bruit de fond avant de pouvoir faire la moindre analyse. Donc en ce qui me concerne j'attendrai les résultats de l'analyse des données de 2014 avant de conclure quoi que ce soit.

 

Les résultats sur la recherche directe de matière noire sont très bizarres, car si en effet, beaucoup d'expériences ne voient rien, il en reste quelques autres qui observent quelque chose. DAMA par exemple voit clairement un signal de "quelque chose" avec une variation saisonnière bien intrigante.

 

D'un autre côté, l'absence de signal de supersymétrie au LHC commence à mettre cette théorie à mal, et indique qu'il faut sans doute chercher la matière noire ailleurs, ou même remettre en cause plus profondément les théories actuelles.

 

Dominique

[Tannhauser]

Dr Simon se fendra certainement d'un article sur son blog, car pour les béotiens comme moi, quelle est la réelle conséquence de cette mesure?

 

La matière noire prend un sérieux coup dans l'aile, si j'ai bien compris?

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Dr Simon se fendra certainement d'un article sur son blog, car pour les béotiens comme moi, quelle est la réelle conséquence de cette mesure?

 

La matière noire prend un sérieux coup dans l'aile, si j'ai bien compris?

 

Non, pas exactement. Les expériences comme LUX sont sensibles à une région du plan : Section efficace (probabilité d'interaction) / Masse. Les particules associées à la matière noire peuvent très bien avoir une masse plus petite ou interagir encore plus faiblement que ce que LUX peut détecter. Par exemple, LUX est peu sensible à des masses inférieures à 10 GeV et pas du tout sensible en dessous de 5 GeV.

 

La zone de grande sensibilité de LUX entre quelques dizaines et quelques centaines de GeV est une "bonne" région pour de la matière noire sous forme de particules supersymétriques, par contre l'hypothèse "axions" (une autre sorte de particule) prévoit des masses beaucoup plus faibles qui se trouvent dehors de la zone de sensibilité.

 

Prochaines étapes : LUX 2014/2015 puis XENON 1tonne.

 

Dominique

[Jean-ClaudeP]

La zone de grande sensibilité de LUX entre quelques dizaines et quelques centaines de GeV est une "bonne" région pour de la matière noire sous forme de particules supersymétriques

Est-ce que l'existence de particules de masses supérieures à quelques centaines de Gev a déjà été infirmée ?

[Dom de Savoie]

Bonjour Jean-Claude,

 

Est-ce que l'existence de particules de masses supérieures à quelques centaines de Gev a déjà été infirmée ?

 

Non, l'existence de particules lourdes pour expliquer la matière noire n'est pas infirmée. Il y a notamment les particules de Kaluza-Klein prédites par des modèles de grande unification qui pourraient être des candidates pour la matière noire. À ma connaissance, les détecteurs actuels ne sont pas sensibles à ces particules. Il y a d'autres possibilités comme les neutrinos stériles qui pourraient avoir des masses gigantesques (10^15 GeV).

 

Je pense que les détecteurs actuels se sont focalisés sur les masses intermédiaires car il y avait pas mal d'arguments en faveur de la super-symétrie (SUSY), mais comme je l'ai dit dans un autre message, l'absence de signal au LHC commence à devenir préoccupant pour SUSY.

 

Dominique

[Jean-ClaudeP]

Bonjour Dominique,

l'absence de signal au LHC commence à devenir préoccupant pour SUSY.

Quelles sont les masses conjecturales des particules supersymétrique ?

Si l'on se fie à se document :

Détermination des masses des particules supersymétrique...

elles seraient approximativement entre quelques Gev et le Tev. Pourront-elles être repérées par le LHC ?

[Dom de Savoie]

Bonjour Jean-Caude,

 

Bonjour Dominique,

 

Quelles sont les masses conjecturales des particules supersymétrique ?

Si l'on se fie à se document :

Détermination des masses des particules supersymétrique...

elles seraient approximativement entre quelques Gev et le Tev. Pourront-elles être repérées par le LHC ?

 

La théorie ne prédit pas la masse des particules supersymétriques, par contre, il y a des arguments forts pour dire qu'il doit y avoir "quelque chose" de nouveau dans la région 100 GeV - 1 TeV car on sait que le modèle standard pur et dur est incomplet. Il faut notamment "quelque chose" qui stabilise la masse du boson de Higgs c'est à dire un mécanisme qui lui évite d'avoir une masse qui diverge complètement (qui tend vers la masse de Planck). La Supersymétrie est une solution élégante à ce problème, elle permet également d'unifier 3 des quatre forces fondamentales à haute énergie et en plus, la particule supersymétrique la plus légère (LSP) est stable et constitue "naturellement" un candidat pour la matière noire...

 

Bref la supersymétrie avait beaucoup d'avantages, le seul problème c'est qu'on ne voit rien qui lui ressemble au LHC. C'est peut-être une fausse piste, mais il est aussi possible qu'elle ne soit pas très loin et qu'elle se manifeste quand le LHC va redémarrer à une énergie plus élevée. Ceci dit beaucoup de physiciens commencent à ne plus trop y croire...

 

Dominique

[Jean-ClaudeP]

Bonsoir Dominique, merci pour toutes tes réponses.

 

Il faut notamment "quelque chose" qui stabilise la masse du boson de Higgs c'est à dire un mécanisme qui lui évite d'avoir une masse qui diverge complètement (qui tend vers la masse de Planck)

N'est-ce pas ce qu'on appelle l'ajustement fin ? Il est dit que c'est l'un des arguments forts en faveur de la supersymétrie. Existe-t-il actuellement une théorie alternative à la supersymétrie pour résoudre ce problème.