Découverte de matière noire !!

[Dr Eric Simon]

Bonjour à tous,

 

La collaboration allemande CRESST vient d'annoncer la mise en évidence de matière noire (WIMPS).

Mise en évidence d'événements qui ne peuvent pas correspondre à du bruit de fond : ils montrent plusieurs dizaines de candidats à basse énergie. Deux solutions sont données : soit un WIMP de 25.6 GeV avec une section efficace 1.6E-6 picobarns ou bien avec une masse de 11.6 GeV avec une section efficace de 3.7E-5 picobarns.

Cette nouvelle vient après des résultats d'autres expériences qui pensaient avoir observé quelques événements peut-être significatifs (EDELWEISS, CDMS et COGENT), sans se risquer à annoncer de la détection..., mais là c'est du lourd!

 

Je vous mets ci-dessous l'abstract de la publi (en angliche) que vous pouvez retrouver là : http://arxiv.org/abs/1109.0702

 

The CRESST-II cryogenic Dark Matter search, aiming at detection of WIMPs via elastic scattering of nuclei in CaWO4 crystals, completed 730 kg days of data taking in 2011. We present the data collected with eight detector modules, each with a two-channel readout; one for a phonon signal and the

other for coincidently produced scintillation light. The former provides a precise measure of the energy deposited by an interaction, and the ratio of scintillation light to deposited energy can be used to discriminate

dierent types of interacting particles and thus to distinguish possible signal events from the dominant backgrounds.

 

Sixty-seven events are found in the acceptance region where a WIMP signal in the form of low energy nuclear recoils would be expected. We estimate background contributions to this observation from four

sources:

1) \leakage" from the e-gamma band

2)\leakage" from the -particle band

3) neutrons and

4) 206Pb recoils from 210Po decay.

Using a maximum likelihood analysis, we nd, at a high statistical signicance,

that these sources alone are not sucient to explain the data. The addition of a signal due to scattering of relatively light WIMPs could account for this discrepancy, and we determine the associated WIMP parameters.

[dimi]

Je ne comprends pas que cela ne fasse pas plus de bruit sur le forum...

C'est une première qui pourrait révolutionner pas mal la compréhension de notre univers non ?

Les spécialistes, pouvez-vous éclairer nos esprits ?

[jarnicoton]

Même au prix du m² dans le 5ème, le millionnième de picobarn doit bien rester accessible à toutes les bourses.

[Dr Eric Simon]

Même au prix du m² dans le 5ème, le millionnième de picobarn doit bien rester accessible à toutes les bourses.

 

Pas vraiment en fait! Il faut quand même des trucs qui coûtent un peu bonbon :

- un laboratoire souterrain (sous une montagne de préférence, Gran Sasso ou Fréjus)

- du germanium hyperpur ou des cristaux de tungstate de calcium

- un cryostat à dilution avec un mélange d'hélium 3 et d'hélium 4

- des tonnes de polyéthylène

- des centaines de kilos de plomb et de cuivre

- des gens intelligents

- de l'électronique bas bruit

- des ordis

- des détecteurs de muons (véto)

- etc...

Ceci dit, c'est peut-être à peine plus cher qu'un appart à Paris...

[mathieusold]

effectivement c'est une potentiel bombe scientifique !!!

 

maintenant que l'on a réussi à la détecter reste plus qu'à comprendre ce que c'est.

[claudemaia]

bonjour

 

en gros.. c'est quoi ?

des particules ????

Modifié 6 septembre 2011 par claudemaia

[welldone]

et bien... en googlant plus d'info sur cette information, je viens de tomber sur cette info [lien] qui affirme exactement le contraire ! Enfin, pas tout a fait : la matière noire existerait bel et bien, mais serait de l'anti-matière.

 

En gros, l'anti-matière aurait des propriétés antigravitationnelles, et comme le vide quantique passe son temps à créer des particules et leur anti-particules, l'univers serait plein de cette « matière noire ».

 

Ça reste une théorie, mais elle est élégante.

[Dr Eric Simon]

Je ne comprends pas que cela ne fasse pas plus de bruit sur le forum...

C'est une première qui pourrait révolutionner pas mal la compréhension de notre univers non ?

Les spécialistes, pouvez-vous éclairer nos esprits ?

 

Je peux en dire un mot ayant moi-même trempé dans ce type de manip il y a un petit moment déjà...

 

Vous savez que l'un des meilleurs candidats pour la matière noire est une particule qu'on appelle le WIMP (weakly interacting Massive particle), qui est une particule qui entre dans le cadre de la théorie de la supersymétrie. Il s'agit en fait du neutralino, mais WIMP ça décrit bien ce que c'est : une particule assez massive et qui interagit très très très faiblement avec la matière ordinaire (les noyaux des atomes qui nous entourent).

 

Bref, l'un des meilleurs moyens pour détecter ces particules qui formeraient (employons encore le conditionnel) un halo autour de toutes les galaxies (la nôtre y compris) et d'observer les fugaces collisions (diffusion élastiques ou inélastiques) que ces particules font avec des noyaux d'atomes bien choisis.

Quand il y a diffusion élastique, le WIMP perd un peu d'énergie cinétique et le noyau recule dans la matière (on parle de reculs de noyaux).

Quand un noyau recule, il perd à son tour son énergie dans la matrice du cristal sous forme de chaleur et d'ionisation ou bien de chaleur et de scintillation (selon le type de détecteur utilisé).

 

En France, une expérience traque ce phénomène depuis maintenant 15 ans (EDELWEISS, située dans le laboratoire souterrain de Modane dans le tunnel du Fréjus) avec des détecteurs en germanium (détection de chaleur + ionisation).

L'expérience qui annonce aujourd'hui cette découverte est une manip allemande installée en Italie dans le laboratoire souterrain de Gran Sasso (CRESST), et utilise des détecteurs scintillateurs de tungstate de calcium, qui sont aussi des bolomètres (mesure de la chaleur).

Ces types de bolomètres doivent être refroidis à des températures extrêmes pour avoir une bonne sensibilité : 10 mK (millièmes de Kelvins).

Comme on recherche des événements très très rares (la probabilité d'interaction, ou section efficace, est minuscule), le détecteur doit être très sensible, et étant très sensible, il a tendance à détecter le moindre rayonnement qui passe par là : rayonnement cosmique, radioactivité naturelle, .. C'est pour cela qu'on les retrouve dans des laboratoires souterrains et qu'il faut utiliser toutes sortes de ruses pour blinder le système contre tout "bruit de fond" et pouvoir discriminer les signaux.

 

Tout le problème ensuite consiste à bien connaître le bruit de fond résiduel malgré toutes les précautions prises, pour pouvoir dire si les quelques coups observés, si il y en a, sont bien un signal ou seulement du bruit de fond.

 

Il semble que le bruit de fond ne suffise plus a expliquer les événements détectés par l'expérience CRESST...

[Dr Eric Simon]

et bien... en googlant plus d'info sur cette information, je viens de tomber sur cette info [lien] qui affirme exactement le contraire ! Enfin, pas tout a fait : la matière noire existerait bel et bien, mais serait de l'anti-matière.

 

En gros, l'anti-matière aurait des propriétés antigravitationnelles, et comme le vide quantique passe son temps à créer des particules et leur anti-particules, l'univers serait plein de cette « matière noire ».

 

Ça reste une théorie, mais elle est élégante.

 

Non, non, rien de tout ça... l'antimatière n'a rien de "noire", on la détecte très bien par l'annihilation particule-antiparticule, par exemple electron+antiélectron = 2 photons de 511 keV.

Quant à la gravitation, euh, non, les antiparticules ont une masse positive (la même que la particule correspondante).

[Dr Eric Simon]

bonjour

 

en gros.. c'est quoi ?

des particules ????

 

jette un oeil à ça :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Physique_des_particules

[adri92]

Bonjour,

 

Merci pour l'information ! Je vais suivre l'évolution de cette découverte... vraiment super ! Il n'y a plus qu'à s'instruire sur les conséquences de celle-ci.

[Dr Eric Simon]

Bonjour,

 

Merci pour l'information ! Je vais suivre l'évolution de cette découverte... vraiment super ! Il n'y a plus qu'à s'instruire sur les conséquences de celle-ci.

 

Ca validerait la théorie de la supersymétrie, rien de moins qu'une révolution de la physique des particules, associée à l'explication de l'énigme de la masse manquante inexpliquée depuis 1933, bref une révolution de la cosmologie... :be: Juste des petites conséquences

[jgricourt]

Tout le problème ensuite consiste à bien connaître le bruit de fond résiduel malgré toutes les précautions prises, pour pouvoir dire si les quelques coups observés, si il y en a, sont bien un signal ou seulement du bruit de fond.

 

Donc une découverte à confirmer avant de crier victoire, c'est vrai que le risque d'avoir détecté du bruit de fond est non négligeable dans ce cas.

[Smith]

Donc une découverte à confirmer avant de crier victoire, c'est vrai que le risque d'avoir détecté du bruit de fond est non négligeable dans ce cas.

 

Il va sans doute falloir encore d'autres résultats (avec d'autres chercheurs, d'autres labo) pour confirmer la découverte. Il me semble que plusieurs annonces sont attendus dans ce domaine au CERN.

 

On est peut être à l'aube d'une physique bien plus riche encore (le Higgs au CERN en 2012 ?).

Modifié 6 septembre 2011 par Smith

[jgricourt]

Il me semble qu'il y avait un labo américain qui cherchait aussi des WIMPS si c'est d'actualité est ce qu'ils ont déjà eu des positifs ?

[Lasilla]

Hééééé, merci Doc! J'ai bien fait de venir ici ce soir, moi!

Après Hugh Jackman au Grand Journal, c'est mon 2ème rayon de soleil de la journée... Enfin, en guise de rayon, c'est plutôt du genre supernova, là!!

 

 

 

EDIT: Non, sans déc... je lis ton truc, je relis, et je suis... !!!!!!

La vaaaaaaaache, c'est gros et ça interagit pas des masses, hein? C'est donc ça un candidat WIMP... Belle bête!

Modifié 6 septembre 2011 par Lasilla

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Il ne faut malheureusement pas s'emballer. J'ai lu l'article ce matin et les conclusions sont très mesurées. En gros CRESST dit que la modélisation du bruit de fond ne permet pas de reproduire les données, et ceci avec une signification statistique importante. Ils ajoutent que l'addition d'un signal dû à l'interaction de WIMPS de relativement faibles masses pourrait compenser ce désaccord.

 

L'utilisation du conditionnel est ici très importante. D'autant plus que ce résultat est en désaccord flagrant avec les résultats publiés par CDMS-II et XENON100. Les paramètres des possibles WIMPS sont également incompatibles avec le résultat positif de l'expérience DAMA.

 

On est face à un ensemble de résultats contradictoires qu'il va falloir démêler. La seule façon d'y voir plus clair est d'attendre des résultats complémentaires de la part des autres collaborations. Les pièces du puzzle finiront bien par se mettre en place. Ces expériences sont extrêmement difficiles, il suffit d'un bruit de fond mal évalué et tout l'édifice s'effondre.

 

Dominique

Modifié 8 septembre 2011 par Dom de Savoie
Orthographe

[Lasilla]

Ouep, je sais bien... Mais ce qui est chouette, c'est que ça bouge: on commence à trouver les pièces du puzzle, à défaut de savoir à quoi il va ressembler une fois assemblé!

 

Si ça commence à frémir, c'est que ça va pas tarder à sortir!

[Dom de Savoie]

Ouep, je sais bien... Mais ce qui est chouette, c'est que ça bouge: on commence à trouver les pièces du puzzle, à défaut de savoir à quoi il va ressembler une fois assemblé!

 

Si ça commence à frémir, c'est que ça va pas tarder à sortir!

 

Je suis bien d'accord avec toi, la période actuelle est très intéressante et les expériences de recherche de matière noire commencent à avoir la sensibilité nécessaire pour voir quelque chose.

Ceci + les résultats du LHC + les mesures cosmologiques de la mission Planck + un certain nombre d'autres expériences, vont certainement déboucher sur des résultats intéressants et peut-être assez inattendus.

 

Dominique

[ecliptic]

Peut être en serons-nous un peu de leur stabilité à l'échelle du temps de l'âge de l'Univers?

[Jean-ClaudeP]

Il semble effectivement que les physiciens des hautes énergie soient assez fébriles et prompts à rêver. Ce type d'annonce n'est pas le première, ainsi depuis quelques mois le collaboration CDF exploitant des mesures faites avec ce détecteur avait annoncé qu'on était proche de le découverte du boson Z', il fallut quelques temps après déchanter. La nouvelle physique se fait désirer !

 

Source : Futura sciences