A direct evidence of Migdal effect opens new path for dark matter search
Dans une découverte majeure qui fait le lien entre près d'un siècle de physique théorique, une équipe de chercheurs chinois a réussi à obtenir la première preuve directe de l'effet Migdal, une avancée décisive aux implications profondes pour l'étude de la matière noire – cette substance invisible qui constituerait environ 85 % de l'univers.
Cette découverte, publiée dans la revue Nature, confirme une prédiction formulée en 1939 par le physicien soviétique Arkady Migdal : lorsqu’un noyau atomique gagne soudainement de l’énergie – par exemple, suite à une collision avec une particule neutre (comme un neutron ou un candidat à la matière noire) – et subit un recul, la variation rapide du champ électrique interne de l’atome peut éjecter l’un de ses électrons orbitaux.
Pendant près de neuf décennies, ce processus d’« éjection d’électron » est resté purement théorique. L’obtention de preuves directes s’est avérée difficile car l’effet se produit à une échelle incroyablement petite et est facilement masqué par le bruit de fond des rayons cosmiques et du rayonnement naturel.
Déroulement de l’expérience
Pour observer ce phénomène, une équipe de recherche dirigée par l’Université de l’Académie chinoise des sciences, en collaboration avec plusieurs autres universités chinoises, a mis au point une « caméra atomique » spécialisée : un détecteur de gaz de haute précision intégré à une puce électronique conçue sur mesure. Ce dispositif est suffisamment sensible pour suivre la trajectoire d’un seul atome et de l’électron qu’il libère.
En bombardant des molécules de gaz avec des neutrons et en analysant plus de 800 000 événements candidats, l'équipe a identifié six signaux distincts. Chacun présentait la signature caractéristique de l'effet Migdal : deux traces de particules – l'une provenant du noyau en recul et l'autre de l'électron éjecté – émergeant précisément du même point. La fiabilité statistique de cette découverte a atteint le seuil de cinq sigma, la référence en physique des particules.
« Observer directement l'effet Migdal dans les expériences nucléaires est un défi de longue date et largement reconnu. Plusieurs équipes de recherche internationales de premier plan ont tenté de le détecter, sans succès », a déclaré Yu Haibo, professeur de physique et d'astronomie à l'Université de Californie à Riverside. « Par conséquent, le résultat obtenu par l'équipe chinoise constitue une véritable avancée et est particulièrement enthousiasmant.»
Implications pour la recherche sur la matière noire
Pendant des décennies, la recherche de la matière noire s'est concentrée sur des particules hypothétiques appelées WIMPs, ou particules massives interagissant faiblement. Mais après que des expériences majeures comme PandaX en Chine et XENON en Italie n'aient trouvé aucune preuve de l'existence de ces particules lourdes, l'attention scientifique s'est de plus en plus portée sur la matière noire légère – des particules beaucoup plus légères et encore plus difficiles à détecter.
Le problème est que lorsqu'une particule aussi légère percute un atome, le recul nucléaire qu'elle produit est trop faible pour être enregistré par les capteurs conventionnels.
C'est là que l'effet Migdal change la donne.
« Grâce à l'effet Migdal, une fois qu'un électron est éjecté, notre détecteur peut, en théorie, capturer 100 % de son énergie », explique Zheng Yangheng, professeur à l'Université de l'Académie chinoise des sciences et co-responsable de la recherche. Il précise que ce processus convertit efficacement une secousse de faible énergie, autrement imperceptible, en un signal électronique mesurable.
« Ces travaux comblent une lacune expérimentale de longue date, consolident les fondements théoriques de l'effet Migdal et constituent une première étape cruciale vers son application à la recherche de matière noire légère », a déclaré Liu Jianglai, professeur à l'Université Jiao Tong de Shanghai et responsable scientifique de l'expérience PandaX.
Prochaines étapes pour l'équipe de recherche
L'équipe prévoit d'étudier l'effet Migdal avec différents matériaux cibles.
« Nos prochaines étapes consistent à optimiser les performances du détecteur et à étendre les observations de l'effet Migdal à d'autres éléments », a expliqué Liu Qian, professeur à l'Université de l'Académie chinoise des sciences et co-responsable de la recherche. « Cela fournira des données essentielles pour la r
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Résumé
Première preuve directe de l'effet Migdal : une nouvelle voie pour la recherche de la matière noire
Une preuve directe de l'effet Migdal a été observée, confirmant qu'un noyau atomique en recul peut éjecter un électron, comme prédit en 1939. Cette détection, réalisée grâce à un détecteur à gaz de haute précision, permet de convertir les faibles reculs nucléaires en signaux mesurables, améliorant ainsi la sensibilité aux candidats de matière noire légère et ouvrant de nouvelles perspectives pour leur détection
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Commentaires
Voila un resultat qui pourrait etre utimle .....à condition qu il puisse etre ewperimenté sur une cible de matière noire .... O rr que se passe -t-il :elle est invisible donc indétectable cette fichue matiere noire !!!!m!! A lors trouvons aussi le bon détecteur ....C'est ce que dit cet article !!!!
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Difan Yi et al, Direct observation of the Migdal effect induced by neutron bombardment, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-025-09918-8
Journal information: Nature
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