Les physiciens ont essayé de nombreuses façons différentes de trouver la matière noire, mais aucune n’a réussi. Maintenant, un concurrent inattendu est entré dans l'arène : le sucre de table ordinaire.
Un mince film cristallin de sucre de table, ou saccharose, capturé dans une micrographie à lumière polarisée
Les scientifiques ont mis au point une nouvelle façon de rechercher la matière noire en utilisant des cristaux géants de saccharose, ou sucre de table – même si, jusqu’à présent, ils n’ont trouvé que le goût aigre-doux du manque de résultats.
Nous pensons que la matière noire existe en raison de l’étrange attraction gravitationnelle qu’elle semble exercer sur les galaxies, mais malgré des décennies de recherche d’éventuelles particules de matière noire, les scientifiques n’ont rien trouvé. Beaucoup de ces recherches portaient sur des particules massives à faible interaction (WIMP), qui ont longtemps été considérées comme parmi les candidats les plus prometteurs en matière de matière noire. Mais même les recherches les plus sensibles n’ont abouti à rien.
La plupart des détecteurs WIMP recherchent les éclairs de lumière qu'une particule de matière noire qui passe pourrait produire lorsqu'elle interagit avec de la matière ordinaire, mais cela suppose que les particules sont suffisamment grosses, environ 2 à 10 000 fois la masse d'un proton. C'est ce qui expliquerait le plus clairement les effets galactiques de la matière noire, mais il est également possible que les WIMP soient plus légères, même si cela correspond plus mal à l'hypothèse.
Aujourd'hui, Federica Petricca de l'Institut Max Planck de physique de Munich, en Allemagne, et ses collègues ont recherché ces WIMP plus légers à l'aide d'un détecteur fabriqué à partir de cristaux de sucre refroidis à des températures extrêmes.
Les WIMP très légers devraient évidemment interagir avec des atomes très légers, comme l'hydrogène, mais utiliser l'hydrogène pur comme détecteur est difficile en raison de sa faible densité, ce qui réduit les risques d'interaction. Le saccharose contient cependant 22 atomes d’hydrogène sur chaque molécule, à une densité bien supérieure à celle de l’hydrogène pur.
Petricca et son équipe ont d'abord cultivé des cristaux de saccharose à partir d'une solution de sucre concentrée pendant une semaine, avant d'abaisser la température des cristaux à sept millièmes de degré au-dessus du zéro absolu. Ils ont ensuite observé d’éventuelles interactions avec la matière noire en recherchant de minuscules augmentations de chaleur, à l’aide d’un thermomètre ultrasensible, et des éclairs de lumière, à l’aide d’un capteur de photons.
Les chercheurs ont mené leur expérience pendant 19 heures et, bien que les cristaux de sucre se soient allumés à des niveaux compatibles avec des particules plus grosses, ils n'ont mesuré aucune détection plus faible qui aurait pu être produite par un WIMP.
Les cristaux de sucre ont été configurés pour rechercher d'éventuelles interactions avec la matière noire avec une sensibilité remarquable, explique Carlos Blanco de la Pennsylvania State University, et ils pourraient permettre aux chercheurs de voir des reculs extrêmement faibles des WIMP lumineux. Cependant, il n'est pas clair si l'expérience est capable d'exclure efficacement d'autres sources possibles éclairant les cristaux, comme le carbone 14 radioactif que l'on trouve couramment dans de nombreux sucres.
