Experiments refute dark matter claim
Des expériences réfutent l'existence de la matière noire
Par l'Université de Yale
Notes de la rédaction
The GIST
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Crédit : Université de Yale
La thèse de doctorat de Sophia Hollick (promotion 2025), récemment diplômée du laboratoire Wright de Yale, au sein du groupe de la professeure Reina Maruyama, a contribué de manière significative à répondre à une question qui taraudait son domaine depuis des décennies : un signal observé lors d'une expérience collectant des données depuis 1997 était-il indicatif d'une détection directe de matière noire ? Les résultats de son analyse, qui excluent avec une plus grande certitude l'explication par la matière noire, ont été publiés dans Physics Review Letters, dans l'article « Combined Annual Modulation Dark Matter Search with COSINE-100 and ANAIS-112 ».
Tests de DAMA
En 1997, l'expérience DAMA/NaI, menée au Laboratoire national du Gran Sasso en Italie, a observé un signal dont la variabilité annuelle suggérait la présence de matière noire. Malgré des résultats similaires obtenus par l'expérience DAMA/LIBRA qui lui a succédé, les affirmations concernant la détection directe de matière noire ont suscité le scepticisme de la communauté des physiciens.
Afin de tester ces affirmations indépendamment, les expériences sœurs ANAIS-112 et COSINE-100 ont été construites selon le même principe que DAMA/NaI et DAMA/LIBRA. COSINE-100, située au Laboratoire souterrain de Yangyang en Corée du Sud, a commencé à collecter des données en 2016. ANAIS-112, située au Laboratoire souterrain de Canfranc (LSC) en Espagne, a commencé à collecter des données en 2017. Maruyama est le chercheur principal et co-porte-parole scientifique de COSINE-100.
Toutes ces expériences ont été conçues pour rechercher la signature d'un candidat à la matière noire diffusée par le détecteur à iodure de sodium. Une telle signature devrait présenter une modulation annuelle distincte, car la vitesse du détecteur par rapport à la matière noire de la Voie lactée varie au cours de l'orbite terrestre autour du Soleil. Les observations de cette modulation par DAMA/NaI et DAMA/LIBRA sont incompatibles avec d'autres expériences de détection directe et avec les prédictions des modèles. Cependant, la reproductibilité de ces observations n'avait pas été rigoureusement testée à l'aide de techniques identiques.
ANAIS-112 et COSINE-100 ont permis ce test en utilisant le même matériau détecteur à base d'iodure de sodium que les expériences DAMA, tout en intégrant des techniques d'analyse supplémentaires conçues pour réduire le bruit de fond et augmenter les taux de détection d'événements.
Les ensembles de données d'ANAIS-112 et de COSINE-100, fonctionnant indépendamment, n'ont révélé aucune variabilité de ce type, écartant provisoirement la matière noire comme cause des observations précédentes. La thèse de Hollick (2025) a combiné les données d'ANAIS-112 et de COSINE-100. L'analyse statistique de cet ensemble de données n'a révélé aucune preuve significative de modulation annuelle dans les régions d'énergie concernées. Ce résultat exclut de fait la matière noire comme origine du signal DAMA/LIBRA.
Hollick explique : « Ces résultats mettent fin à un débat de longue date (près de 30 ans) concernant la source du signal de modulation annuelle de DAMA/LIBRA. Ils démontrent que, compte tenu de l'irréproductibilité du signal dans COSINE-100 et ANAIS-112, la modulation ne peut être attribuée à la matière noire.»
Perspectives d'avenir
Bien que l'étude n'explique pas l'origine de la modulation dans l'expérience DAMA, les chercheurs affirment qu'elle permet à la communauté scientifique travaillant sur la matière noire de mener de futures recherches sans être entravée par une affirmation de détection non résolue.
Maruyama a déclaré : « Bien que nous ignorions encore l'origine du signal de DAMA, la communauté scientifique travaillant sur la matière noire peut désormais se concentrer sur la recherche d'un signal provenant de la matière noire plutôt que de poursuivre un fantôme. Les collaborations COSINE et ANAIS vont maintenant s'attacher à utiliser les détecteurs de matière noire à iodure de sodium conformément à leur conception initiale : des détecteurs pouvant être produits en grande quantité et permettant d'accéder à la matière noire de faible masse, ainsi qu'à diverses interactions impliquant différents noyaux de masses et de spins nucléaires variés. »
Maruyama a poursuivi : « Le chemin a été long pour vérifier l'hypothèse de DAMA concernant la détection de la matière noire, et je suis heureux de pouvoir tourner la page. »
Hollick est actuellement chercheur postdoctoral à l'Université de Saragosse, en Espagne. Il a déclaré : « Ce projet est à l'origine de mon installation en Espagne, où je vis depuis trois ans. Depuis la publication de nos résultats, j'ai donné des conférences à travers l'Espagne et l'Europe, et j'ai eu la chance de rencontrer de nombreux physiciens talentueux. »
Hollick a poursuivi : « La conduite d'une recherche conjointe sur la matière noire entre deux expériences bien établies, menées aux antipodes l'une de l'autre, a favorisé un échange international unique, ainsi qu'une connaissance approfondie de la physique des particules nucléaires et de la matière noire. »
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RESUME
Des expériences réfutent l'hypothèse de la matière noire.
Les données combinées des expériences COSINE-100 et ANAIS-112, utilisant les mêmes détecteurs à iodure de sodium que DAMA/LIBRA, ne montrent aucune modulation annuelle significative dans la gamme d'énergie concernée. Ce résultat exclut la matière noire comme source du signal DAMA/LIBRA, mettant fin à un débat vieux de plusieurs décennies et permettant de poursuivre les recherches sur la matière noire sans cette contrainte.
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COMMENTAIRES
Les expériences du CERN pour la recherche de la masse noire restent négatives mais il n existe toujours aucune autre explication et la remplacer par la theorie MOND est selon moi une un processus expéditif !!! Je ne refuse toutefpis pas les résultats de cvet article vu le sérieux reconnu a l 'université de Yale .....
En athématiques on parle de ''la preuve par neuf'' quand un resultat est définitivement confirmé;alors admettons que ce n est pas le cas pour la matière noire !
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More information
N. Carlin et al, Combined Annual Modulation Dark Matter Search with COSINE-100 and ANAIS-112, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/9j7w-qp1c. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2503.19559
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