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  • KWISP sur les traces d'énergie noire issue du Soleil

    Jul 04, 2019

    Les astronomes ont observé que le rythme de l'expansion de l'Univers s'accélère, mais la cause de cette accélération est inconnue. Une forme d'énergie, appelée énergie noire, en est l'explication la plus répandue, et sa recherche occupe des scientifiques du monde entier. Une équipe travaillant sur le détecteur KWISP au CERN a maintenant présenté les premiers résultats de ses recherches des hypothétiques « caméléons », des particules provenant du Soleil qui pourraient constituer l'énergie noire.

    Tout comme les reptiles qui leur ont donné leur nom, ces particules caméléons pourraient se transformer en fonction de leur environnement. Dans les régions de haute densité, telles que la Terre, leur masse serait importante, et par conséquent leur force agirait sur de courtes distances. Au contraire, dans les régions de densité faible, telles que le vide spatial, leur masse serait extrêmement petite et leur force aurait alors une longue portée. Ces changements de comportement font des caméléons de bons candidats pour des particules d'énergie noire, mais cela les rend également difficiles à observer sur Terre.

    C'est là qu'intervient KWISP, un détecteur unique en son genre installé récemment auprès de l'expérience CAST pour détecter la force exercée sur une fine membrane par un flux de caméléons issus du Soleil. En frappant la membrane, ce flux hypothétique la ferait bouger de sa position initiale, ce mouvement représentant une distance plus faible que le rayon d'un proton, soit environ un millionième de milliardième de mètre. Ce déplacement minuscule serait révélé au moyen de la lumière d'un faisceau laser traversant une configuration optique spéciale dans laquelle serait comprise la membrane.

    Les nouveaux résultats de KWISP ont été obtenus à partir de données enregistrées en juillet 2017 sur environ 90 minutes, pendant lesquelles l'expérience a suivi le Soleil. Ces données avaient été recueillies dans le cadre d'une campagne de prise de données de 10 jours visant à tester KWISP. Afin d'augmenter les chances de trouver des caméléons solaires, l'équipe a ajouté deux éléments au détecteur KWISP avant la prise des données : un système de miroir, afin de focaliser le faisceau entrant de caméléons solaires, et un « hachoir » mécanique, placé entre le système de miroir et le détecteur, afin de moduler la force exercée par le flux de façon à maximiser la sensibilité du détecteur aux particules.

    Les scientifiques n'ont pas observé de signal de caméléons solaires, mais les données enregistrées leur ont permis de déduire une limite maximale pour la force exercée sur la membrane par les particules, de 44 ± 18 piconewtons – environ le poids d'une cellule humaine.

    Combinées aux calculs théoriques sur le nombre de caméléons solaires qui devraient atteindre le détecteur, cette limite supérieure permet de placer des contraintes sur la force des interactions des caméléons solaires avec la matière et avec la lumière. Ces limites viennent compléter celles obtenues par d'autres expériences, telles que le détecteur GridPix auprès de CAST, qui cherche des photons de rayons X issus de caméléons solaires.


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