Quel meilleur endroit pour chercher de la matière noire que dans un puits de mine? Une équipe de recherche de l'Université de Floride a passé neuf ans à surveiller tout signe insaisissable à l'aide de détecteurs au germanium et au silicium refroidis à une fraction de degré au-dessus du zéro absolu. Et le résultat? Un couple de maybes et une ferme détermination à continuer de chercher.
Le cas de la matière noire peut être apprécié en considérant le système solaire où, pour rester en orbite autour du Soleil, Mercure doit se déplacer à 48 kilomètres par seconde, tandis que Neptune lointain peut se déplacer à une vitesse de 5 kilomètres par seconde. Étonnamment, ce principe ne s'applique pas dans la Voie lactée ni dans les autres galaxies que nous avons observées. D'une manière générale, vous pouvez trouver des choses dans les parties extérieures d'une galaxie spirale qui se déplacent tout aussi rapidement que des choses qui sont proches du centre galactique. C'est déroutant, d'autant plus qu'il ne semble pas y avoir suffisamment de gravité dans le système pour retenir les objets en orbite rapide dans les parties extérieures - qui devraient simplement s'envoler dans l'espace.
Donc, nous avons besoin de plus de gravité pour expliquer comment les galaxies tournent et restent ensemble - ce qui signifie que nous avons besoin de plus de masse que ce que nous pouvons observer - et c'est pourquoi nous invoquons la matière noire. L'invocation de matière noire aide également à expliquer pourquoi les amas de galaxies restent ensemble et explique les effets de lentilles gravitationnelles à grande échelle, comme on peut le voir dans le Bullet Cluster (illustré ci-dessus).
La modélisation informatique suggère que les galaxies peuvent avoir des halos de matière noire, mais elles ont également une matière noire répartie dans toute leur structure - et prises ensemble, toute cette matière noire représente jusqu'à 90% de la masse totale d'une galaxie.
La pensée actuelle est qu'une petite composante de la matière noire est baryonique, c'est-à-dire une substance composée de protons et de neutrons - sous forme de gaz froid ainsi que d'objets denses et non rayonnants tels que des trous noirs, des étoiles à neutrons, des naines brunes et des planètes orphelines. (traditionnellement connu sous le nom d'objets halo compacts astrophysiques massifs - ou MACHO).
Mais il ne semble pas qu'il y ait presque assez de matière baryonique noire pour tenir compte des effets circonstanciels de la matière noire. D'où la conclusion que la plupart de la matière noire doit être non baryonique, sous la forme de particules massives à interaction faible (ou WIMP).
Par déduction, les WIMPS sont transparents et non réfléchissants à toutes les longueurs d'onde et ne portent probablement pas de charge. Les neutrinos, qui sont produits en abondance par les réactions de fusion des étoiles, conviendraient bien, sauf qu'ils n'ont pas assez de masse. Le candidat WIMP actuellement le plus favorisé est un neutrino, une particule hypothétique prédite par la théorie de la supersymétrie.
La deuxième expérience de recherche cryogénique sur matière noire (ou CDMS II) se déroule profondément sous terre dans la mine de fer du Soudan, au Minnesota, où elle ne devrait intercepter que les particules qui peuvent pénétrer profondément sous terre. Les détecteurs à cristaux solides CDMS II recherchent des événements d'ionisation et de phonons qui peuvent être utilisés pour distinguer les interactions électroniques - et les interactions nucléaires. On suppose qu'une particule de matière noire WIMP ignorera les électrons, mais pourrait interagir avec (c'est-à-dire rebondir) sur un noyau.
Deux événements possibles ont été signalés par l'équipe de l'Université de Floride, qui reconnaissent que leurs résultats ne peuvent pas être considérés comme statistiquement significatifs, mais peuvent au moins donner une certaine portée et une orientation à de nouvelles recherches.
En indiquant à quel point les détecteurs WIMP sont vraiment difficiles à détecter directement (c.-à-d. À quel point ils sont «sombres»), les résultats du CDMS II indiquent que la sensibilité des détecteurs doit augmenter d'un cran.
