Jeudi 28 mars, le petit déjeuner de l'AJSPI se penchera sur la matière noire.
La nature de la matière noire reste aujourd’hui l'un des plus grands mystères de notre Univers. Il existe plusieurs manières complémentaires pour tenter de la débusquer, soit en la détectant directement comme avec l’expérience Edelweiss, soit en essayant de la produire en laboratoire comme au LHC.
Les chercheurs invités sont Julien Billard, qui travaille sur l'expérience de détection directe souterraine appelée Edelweiss et Sabine Crépé-Renaudin, qui participe à l'expérience Atlas au LHC.
Au LHC, avec ses collaborateurs, Sabine Crépé-Renaudin, physicienne au CNRS (au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie) cherche à détecter la matière noire créée à partir de collisions de particules. Comme pour la recherche directe, les scientifiques font l’hypothèse que la matière noire est constitué de particules. La matière noire n'interagit que très peu avec la matière ordinaire, elle ne laissera donc pas de signal dans les détecteurs. Par contre, l'énergie qu'elle emporte sera manquante dans le bilan énergétique de la collision. Cette énergie manquante est donc la signature privilégiée de la matière noire au LHC. Récemment, les physiciens explorent aussi une façon différente de contraindre les modèles de matière noire en tentant cette fois de détecter la particule à l'origine de l'interaction entre la matière noire et la matière ordinaire. Une telle particule d'interaction aurait des signatures visibles dans les expériences et est donc plus facile à déceler.
Avec l’ensemble de la collaboration Edelweiss, Julien Billard (chercheur CNRS à l’Institut de physique nucléaire de Lyon), tente de détecter la matière noire de manière directe, i.e. via la collision de cette dernière avec des cristaux de germanium refroidis à quelques dizaines de milli-kelvin. Suite à cette collision, le noyau ou l’électron de recul libère son énergie dans le cristal sous forme de chaleur provoquant ainsi une élévation de température mesurable. Ces « bolomètres » cryogéniques se distinguent des autres technologies de détecteurs par le fait qu’ils ont l’avantage de pouvoir atteindre des seuils en énergie particulièrement faibles– de quelques GeV jusqu’à la centaine de MeV –, nécessaires à la détection de matière noire légère (inférieure à la masse du proton). Cela permet à la collaboration Edelweiss de pouvoir sonder un grand nombre de candidats potentiels à la matière noire et de tester ainsi de nombreuses théories de physique au-delà du modèle standard.