Nous avons peut-être déjà eu notre toute première rencontre avec la matière noire, selon des chercheurs qui disent qu'une particule mystérieusement à haute énergie détectée en 2023 n'est pas un neutrino après tout, mais quelque chose de bien étranger
Un Blazar a peut-être fustigé la matière noire sur Terre
Une particule extrêmement énergique qui a été repérée en déchirant la Terre a laissé les scientifiques déconcertés depuis sa découverte. Alors que de nombreux chercheurs croient que la particule était un neutrino inhabituel, certains suggèrent maintenant que cela peut être encore plus sauvage: une particule de matière noire voyageant à travers le cosmos.
Le détecteur KM3NET, au large des côtes de l'Italie, a repéré ce neutrino «impossible» en 2023 alors qu'il était encore en construction. La particule en question était d'immenses proportions, 35 fois plus énergique que tout ce qui a été vu auparavant. D'où il vient de la même chose, avec des sources possibles comprenant une galaxie avec un trou noir central très actif connu sous le nom de Blazar, ou une source de fond de neutrinos à haute énergie qui imprègne l'univers.
Bhupal Dev à l'Université de Washington à St. Louis, Missouri, et ses collègues ont une autre idée. Ils suggèrent que l'événement n'était peut-être pas du tout un neutrino, mais plutôt une particule de matière noire s'écrasant sur notre planète provenant d'un Blazar. «Cela ouvre une nouvelle façon dont vous pouvez vraiment tester la matière noire», dit-il. «Nous pouvons convertir ces télescopes de neutrinos en détecteurs de matière noire.»
Les détecteurs de neutrinos ont déjà un travail difficile à faire car ces particules sont extrêmement minuscules et presque sans masse, interagissant rarement avec la matière lorsqu'ils traversent le cosmos. Lorsqu'ils arrivent sur Terre, ils peuvent parfois s'écraser dans les atomes, produisant une particule appelée muon qui peut être ramassée par des détecteurs de neutrinos comme KM3Net et Icecube au pôle Sud.
Icecube a vu des preuves pour des centaines de neutrinos cosmiques depuis 2011, mais jamais quelque chose d'aussi énergétique que la découverte de KM3Net. C'était déroutant, car quelle que soit la source de KM3net, icecube aurait dû le voir aussi.
Dev dit que si la particule entrante était la matière noire et non un neutrino, cela pourrait expliquer ce mystère. Le chemin peu prédit de la particule entrante signifiait qu'il devait voyager à travers plus de terre pour atteindre KM3NET que ICECUBE, augmentant les chances qu'il soit dispersé dans un muon. «La matière noire passe par beaucoup de matière de la Terre», explique Dev, «et nous pouvons expliquer pourquoi Icecube ne l'a pas vu.»
La particule aurait été produite dans un blazar puis tirée vers la Terre dans un faisceau. Dev favorise cette idée parce que les protons à haute énergie dans un Blazar transfèrent plus efficacement leur énergie en matière noire que les neutrinos, dit-il. La grande majorité des autres événements détectés par KM3NET et ICECUBE auraient probablement encore été des neutrinos.
Tout le monde n'est pas encore convaincu. «Du point de vue du rasoir d'une occam, il s'agit probablement d'un neutrinos ordinaire qui est exceptionnel en énergie», explique Dan Hooper à l'Université du Wisconsin – Madison. Cependant, s'il est correct, cela nous donnerait une méthode pour trouver et étudier les particules de matière noire, qui n'ont jamais été détectées auparavant. «Tout le monde serait assez ravi si ces machines peuvent étudier non seulement les neutrinos mais aussi la matière noire», explique Hooper.
Shirley Li à l'Université de Californie à Irvine, dit que l'idée pourrait être testée à l'avenir, car toute particule de matière noire entrante devrait produire deux muons dans le détecteur lorsqu'il frappe la Terre, pas seulement un, mais les détecteurs manquent actuellement de précision pour distinguer deux particules d'un seul signal. «C'est potentiellement testable, mais à ces énergies, la reconstruction du muon est très difficile», dit-elle.
