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Le détecteur XENON1T divulgue ses premiers résultats

par Sophie Trincaz - 19 mai 2017

L’expérience XENON1T, dans laquelle sont impliqués des chercheurs du LPNHE, divulgue à la communauté scientifique internationale ses premiers résultats, obtenus après une trentaine de jours d’observation. Ils ont été montrés par la porte-parole Elena Aprile à l’occasion de la conférence 13th Patras Workshop on Axions, WIMPs and WISPs, en Grèce. XENON1T se place comme le détecteur de particules de matière noire le plus sensible jamais construit.

La Matière Noire est l’un des constituants fondamentaux de l’Univers, cinq fois plus abondante que la matière ordinaire. Plusieurs mesures astronomiques corroborent aujourd’hui son existence alors qu’en parallèle son observation directe sur Terre confirmerait son existence et pourrait même mettre en lumière ses propriétés. L’effort expérimental est mondial autour de l’objectif de signer sa présence en observant directement les interactions des particules élémentaires de Matière Noire avec la matière ordinaire dans des détecteurs extrêmement sensibles. Cependant, ces interactions sont si faibles qu’elles ont, jusqu’à présent, échappé à la détection directe, obligeant les scientifiques à construire des détecteurs de plus en plus imposants. La collaboration XENON, qui avec XENON100 avait déjà rapporté d’excellents résultats depuis des années dans le passé, est maintenant de retour sur la ligne de front avec XENON1T. Le résultat d’une première observation sur une trentaine de jours montre que ce détecteur possède un niveau de bruit de fond exceptionnellement bas. Avec une masse totale d’environ 3200 kg, XENON1T est le plus grand détecteur de ce type jamais construit. La combinaison d’une taille considérablement accrue et d’un bruit de fond si faible se traduit par un excellent potentiel de découverte dans les années à venir.

Une phase d’installation de la TPC en salle blanche (Photo : Enrico Sacchetti).

XENON1T dans la Salle B du Laboratoire du Gran Sasso. La TPC est située à l’intérieur du grand réservoir d’eau visible à gauche (Photo : Roberto Corrieri et Patrick De Perio)

En dépit de la brièveté de la première exposition qui n’a duré qu’une trentaine de jours, la sensibilité de XENON1T a déjà dépassé celle de toutes les autres expériences, sondant des territoires inexplorés et où la Matière Noire aurait pu être présente. Les WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) n’ont pas été révélés dans cette première recherche, en fixant une limite de 7.7×10−47cm2 pour une masse de WIMP de 35 GeV/c2 (voir figure ci-dessous) mais l’expérience vient de commencer. XENON1T continue d’accumuler d’excellentes données qui permettront de tester bientôt l’hypothèse de WIMP dans une région de masse et de section efficace d’interaction jamais explorée.

Limite (90% CL) de la section efficace SI WIMP-nucleon en fonction de la masse du WIMP. Les bandes de sensibilité à 1σ et 2σ sont représentées en vert et jaune .

Référence : http://arxiv.org/abs/1705.06655

Contact au LPNHE : Luca Scotto Lavina

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