Super neutrino ou particule de matière sombre?

Neutrino très inhabituel ou premier indice de la mystérieuse matière sombre? Un événement détecté par un «détecteur de neutrinos» en 2023, et attribué initialement à un neutrino «impossible», pourrait avoir été quelque chose de beaucoup plus intrigant.

La particule en question, détectée par une machine appelée KM3NeT, était d’un niveau d’énergie si élevé — 35 fois plus que les plus puissants neutrinos jamais détectés — qu’elle se classait difficilement comme un neutrino. Mais c’était la seule explication plausible, il y a deux ans.

De plus, cette nouvelle machine, située au fond de la Méditerranée près des côtes italiennes, et qui n’est même pas encore pleinement opérationnelle, est spécifiquement conçue pour détecter les neutrinos à haute énergie (KM3NeT signifie Cubic Kilometre Neutrino Telescope).

Mais à présent, des physiciens suggèrent qu’il aurait pu ne pas s’agir du tout d’un neutrino, mais d’une particule de matière sombre, c’est-à-dire un type de particule qui nous est encore totalement inconnu.

Masse indétectable

On sait que la matière sombre existe parce qu’une partie de la masse totale de l’Univers nous est encore indétectable, mais une possibilité pour expliquer le fait qu’elle nous soit indétectable pourrait être qu’elle se cache à des niveaux d’énergie qui sont encore hors de la portée de nos technologies.

Autrement dit, si cette hypothèse est la bonne, cet événement de 2023 serait la première «rencontre» officiellement détectée avec un nouveau type de particule.

Et cela signifierait que ceux qui coordonnent les détecteurs de neutrinos à travers le monde vont se pencher sur la possibilité d’en faire des «détecteurs de matière sombre», spécule l’un des auteurs de cette hypothèse, le physicien Bhuval Dev, de l’Université Washington, au Missouri.

Ses cinq collègues et lui en ont fait le sujet d’un article prépublié le 28 mai sur la plateforme ArXiv, dédiée principalement aux recherches en physique, mathématiques et astronomie.

Nutrino + atome = muon

Il faut se rappeler que le calibrage n’est pas juste en question pour détecter ces particules étranges à un niveau d’énergie plus élevé que la normale. Un neutrino est difficile à détecter avant tout parce qu’il s’agit d’une particule qui n’a pratiquement pas de masse et qui passe au travers de la matière. En fait, la grande majorité des neutrinos traversent la planète Terre sans affecter qui que ce soit ou quelque instrument que ce soit.

Mais à l’occasion, l’un d’eux entre en collision avec un atome, produisant une particule appelée muon — et c’est elle qui peut être détectée par une machine comme le KM3NeT, ou comme le IceCube qui, près du pôle Sud, en a détecté des centaines depuis 2011.

L’hypothèse la plus «simple» reste néanmoins celle d’un neutrino d’une puissance jamais vue, commentent des physiciens plus prudents. Il faudra que d’autres de ces bestioles bizarres se manifestent sur les détecteurs.