fr fr fr fr fr fr en fr fr fr it en fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr pt sv en en en en en en fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr en en fr war en ur en fr fr fr fr fr fr fr uk fr fr pl fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr en en fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr de fr it fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr en fr it fr fr fr fr fr ro fr fr fr fr es fr it fr fr fr fr fr it fr fr fr fr es fr it fr fr fr fr fr ro fr fr fr fr en fr it fr fr fr fr it fr fr fr fr es fr it fr fr fr fr fr it fr fr fr fr en fr it fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr it fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr en fr it fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr de fr it fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr it fr fr fr fr en fr it fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr en en en fr en fr fr pt fr en fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr
Blog et Podcast - Astronomie, Astrophysique, Astroparticules, Cosmologie. L'infini se contemple, indéfiniment. ISSN 2272-5768
Matière Noire Détectée : Une Annonce trop Rapide ?
Le 12 avril dernier étaient publiés dans le European Physical Journal (1) les résultats tant attendus de l’expérience de recherche de matière noire CRESST (collaboration européenne), qui cherche à détecter des WIMPs grâce à des détecteur scintillateurs cryogénique (détection des collisions élastiques produisant de la lumière de scintillation plus une élévation de température dans des cristaux de Tungstate de Calcium).
Cette publication était attendue car on savait déjà via des présentations antérieures que CRESST annonçait un excès de signal qu’ils attribuent à la détection probable de WIMPs de faible masse. Un gros coup.
Ce type d’expérience, comme vous le savez, est très délicat à mener, il faut protéger les détecteurs du moindre bruit de fond radioactif ou du rayonnement cosmique, pour ne conserver que l’hypothétique signal utile, celui que l’on cherche à mettre en évidence. Et le signal produit par la radioactivité naturelle est identique à celui qui est recherché, d’où la difficulté et la nécessité de très bien connaître toutes les sources de bruit de fond radioactif en présence autour des détecteurs. Car il reste toujours un petit peu de radioactivité, toujours… même infime.
Tour de détecteurs de l'expérience CRESST (TUM)
Après avoir posé la situation, venons-en à cette publication de CRESST. Pour faire simple, l’analyse est très riche et se base sur une quantité de données très importante, égale à 730 kg.jours de mesures (l’équivalent d’un détecteur de 1 kg pendant 730 jours d’affilée sans arrêt).
Pour faire leur analyse, les physiciens de CRESST utilisent des méthodes très élaborées que je ne développerai pas ici, et, à partir de tous les événements détectés, procèdent par éliminations successives pour en enlever les différentes sources de bruits de fond connues. Ils en arrivent à la conclusion qu’ils observent un nombre assez important d’événements de type recul de noyau, qui ne correspondraient à aucun bruit de fond connu, et seraient ainsi des candidats pour être les WIMPs que nous cherchons si avidement.
Et ces WIMPs auraient la particularité d’avoir une masse relativement faible, ce qui est quelque chose d’un peu nouveau dans les modèles généralement admis aujourd’hui.
Ils font une analyse des signaux selon deux analyses statistiques un peu différentes qui conduisent à des valeurs légèrement différentes ainsi qu’à une masse et une section efficace qui ne sont pas les mêmes, mais dans les deux cas, ils évoquent plus de 20 WIMPs détectés (les signal events).
Les événements (et leur nature) détectés dans la zone d’intérêt sont donnés ci-dessous pour les deux analyses statistiques :
a-events             11.5 +2.6 −2.3                   11.2 +2.5 −2.3
Neutron events 7.5 +6.3−5.5                     9.7 +6.1−5.1
Pb recoils            15.0 +5.2−5.1                    18.7 +4.9−4.7
Signal events     29.4 +8.6−7.7                   24.2 +8.1−7.2
σWN [pb]           1.6 10−6                               3.7 10−5
Les niveaux de confiance statistiques correspondant, considérant que les événements en excès ne peuvent pas être juste du bruit de fond sont donnés à 4.7 sigmas et 4.2 sigmas respectivement pour les analyses M1 et M2. Ce qui veut dire un résultat  très robuste statistiquement.
Les différentes sources de bruit de fond identifiées sont prises en compte et pour chacune d’elle le nombre d’événements est donné : électrons et gamma (radioactivité béta), alpha (isotopes radioactifs émetteurs de particules alpha, neutrons (pouvant être issus d’interactions secondaires de muons ou de fissions spontanées d’uranium dans les roches environnantes), ainsi que des reculs de noyaux de Plomb... Tiens, pourquoi cette dernière contribution ?
Parce qu’il existe un isotope, issu de la décroissance radioactive du Plomb-210, puis du Bismuth-210, qui s’appelle le Polonium-210, qui lui-même décroit en un autre isotope, le Plomb-206, en émettant une particule alpha. C’est le Radon-222, ambiant dans tout laboratoire, surtout souterrain, qui est à l’origine de cette chaine de produits radioactifs. Le Radon-222 est lui-même un lointain descendant de l’Uranium-238 contenu dans toutes les roches.
Chaîne de décroissance depuis le Pb-210
Alors, pourquoi je ne saute pas en l’air en clamant à hue et à dia que ça y est, on a découvert les WIMPs et ils n’ont pas la masse prévue ! C’est une révolution scientifique !
Et bien parce que d’une part ces résultats ne collent pas avec d’autres expériences du même type. Et surtout, surtout… Un nouvel article est paru à peine un mois plus tard…
Le 19 mai, donc, à peine un mois après la publication de l’article de CRESST, une équipe de physiciens canadiens, ayant été confrontés visiblement au même type de problème sur l’expérience DEAP (une autre manip de recherche de matière noire), ont publié un article dans Astroparticle Physics (2) reprenant les données de CRESST (on suppose aisément qu’ils avaient déjà fait leurs calculs mais attendaient la parution officielle de l’article de CRESST avant de publier le leur).
Ils y démontrent que les allemands et leurs collaborateurs auraient sans doute raté une source de bruit de fond, et que cette source de bruit de fond à elle seule pouvait expliquer en très grande partie les événements en excès observés à basse énergie (attribués aux WIMPs)!...
Quelle est donc cette nouvelle source  de bruit de fond ? Elle serait en fait liée au fameux Polonium-210 qui contaminerait en surface un élément de support en argent des détecteurs scintillateurs cryogéniques.
Le Po-210 comme on l’a vu plus haut émet un noyau de Pb-206 et une particule alpha avec une période radioactive de 138,38 jours. Ces derniers reculent dos à dos dans la matière (de l’argent dans notre cas) et peuvent en sortir dans certains cas pour atteindre le détecteur.
Plot des événements détectés par CRESST (scintillation en fonction de l'énergie de recul)
C’est une composante du bruit de fond qu’ont bien prise en compte les allemands de CRESST. Mais les canadiens montrent que, en plus, il peut avoir lieu un phénomène de sputtering, c’est-à-dire que les noyaux de Pb-206 dans leur mouvement de recul peuvent collisionner des noyaux d’atomes d’argent à la surface du support et ces noyaux d’argent vont ensuite être éjectés et produire des interactions dans le détecteur situé non loin de là, simulant alors un signal de WIMP… Et ça, les allemands de CRESST n’y ont pas pensé !
Qui plus est, les physiciens canadiens ont simulé en grands détails ces phénomènes de collisions interatomiques et montrent notamment que modéliser une surface complètement lisse (non réaliste) ne permet pas de reproduire le nombre d’événements en excès. En revanche, la prise en compte d’une surface rugueuse à l’échelle microscopique fait augmenter significativement le nombre de noyaux d’argent qui viennent interagir dans le détecteur cryogénique, donnant alors des valeurs tout à fait compatibles avec la petite trentaine d’événements « WIMP » clamée par CRESST...
Alors, WIMPs ou noyaux d’atomes d’argent ? La question est désormais ouverte et la balle est maintenant retournée dans le camp des physiciens de CRESST qui vont devoir redoubler d’efforts pour tenter d’isoler cette potentielle source de bruit de fond pour élucider la réalité de leurs événements « en excès ».
En excès de sensationnel, peut-être ?
(1) Results from 730 kg days of the CRESST-II Dark Matter search
G. Angloher et al
Eur. Phys. J. C (2012) 72:1971
(2) Surface roughness interpretation of 730 kg days CRESST-II results
M. Kuźniak et al.
Astroparticle Physics 36 (2012) 77–82
Envoyer par e-mailBlogThis!Partager sur TwitterPartager sur Facebook
Article plus récent Article plus ancien Accueil
Afficher la version mobile
Inscription à : Publier les commentaires ( Atom )
Le flux RSS du podcast
Rechercher dans ce site
Les cours du Collège de France - Galaxies et Cosmologie
A suivre sans modération !
Les phénomènes variables en astrophysique
L'époque de la réionisation de l'Univers
Amas de galaxies et grandes structures de l'Univers
Dynamique des Galaxies : spirales et barres, interactions et fusions
Energie Noire et modèles d'Univers
Trous Noirs Supermassifs, noyaux actifs et Quasars
Le problème de la Matière Noire - galaxies spirales
Ecoutez Ça Se Passe Là-Haut sur Podcloud
Matière Noire Détectée : Une Annonce trop Rapide ?
La Matière Noire Inoffensive pour le Corps Humain!
Déambulation galactique entre Vindemiatrix et Dene...
Attention, une Galaxie peut en cacher une Autre
Le Boson de Higgs Montre ses Moustaches, le 9 Juil...
Des Trous Noirs Supermassifs Errants : Flippant.
Un Phénomène Astrophysique Etrange il y a 1237 ans
2 Erreurs Expérimentales pour OPERA, deux !
Semaine à venir idoine
Vénus : Un Grain de Beauté sur le Soleil
Les Mystères de l'Astronomie (8/8) : Pourquoi la C...
Les Mystères de l'Astronomie (7/8) : Pourquoi le S...
Les Mystères de l'Astronomie (6/8) : D'où viennent...
Les Mystères de l'Astronomie (5/8) : Qu'est ce qui...
Les Mystères de l'Astronomie (4/8) : Comment explo...
Les Mystères de l'Astronomie (3/8) : Où sont les B...
Les Mystères de l'Astronomie (2/8) : Quelle est la...
Les mystères de l'Astronomie (1/8) : Qu'est ce que...
Si j'aime, vous pouvez aimer...
CP 1919, mon tout dernier roman ! A télécharger.
Et si l'EHT avait été empêché d'imager Sgr A* en 2017 ?
Il ne faut pas aller sur Mars...
Un polar bourré de science...
Retrouvez gratuitement mon second roman en accès libre
Le Roman des Neutrinos Supraluminiques
Retrouvez gratuitement mon premier roman en texte intégral
Les favoris de la semaine
Mesure souterraine d'une réaction nucléaire clé pour la nucléosynthèse des étoiles
Il existe au coeur des étoiles une réaction nucléaire qui est essentielle pour comprendre l'origine et l'abondance des éléments plus...
Détection de la trace potentielle d'une étoile de population III dans le quasar le plus lointain
Les toutes premières étoiles qui se sont formées dans l'univers sont ce qu'on appelle des étoiles de population III, elles sont appa...
Découverte d'une étoile à neutrons invisible
Généralement, les étoiles à neutrons sont découvertes par des observations aux longueurs d'onde radio, X ou gamma. Mais dans de très rar...
La stabilité des cyclones polaires de Jupiter
Une étude des cyclones polaires de Jupiter a été menée durant cinq ans avec la sonde Juno et montre la très grande stabilité de ces structur...
Un délai de 6,7 ans entre deux images du même quasar dans une lentille gravitationnelle
Les lentilles gravitationnelles peuvent produire de multiples images d’un même objet très éloigné. Les quasars lentillés de la sorte sont de...
Ceintures de Van Allen : un mystère vieux de 60 ans résolu
Les ceintures de Van Allen ont été découvertes en 1958. Elles sont constituées majoritairement de protons et d’électrons énergétiques ca...
Du phosphore (brique de base du vivant) en grande quantité dans l'océan d'Encelade
Une récente étude montre que l’océan d’Encelade doit contenir de grandes quantités de phosphore, le dernier élément crucial pour la vie qui ...
L'origine des anneaux de Saturne : un satellite détruit il y a 160 millions d'années ?
Des chercheurs trouvent que les anneaux de Saturne seraient le produit de la destruction récente d’un satellite de la planète. Le cataclysme...
Détermination de l'environnement proche d'une source de FRB
FRB 20201124A est une source de FRB (sursauts radio rapides) aux caractéristiques surprenantes. Le radiotélescope chinois FAST a observé en ...
Découverte de Deux Supernovae Superlumineuses
U ne équipe d'astronomes vient de débusquer deux supernovae parmi les plus brillantes et les plus lointaines jamais enregistrées. Elle...