Un détecteur de matière noire établit un record en mesurant des neutrinos solaires à une énergie inédite

Un détecteur conçu pour rechercher la matière noire a mesuré des neutrinos solaires à des énergies inférieures à celles de toutes les expériences précédentes. L’instrument XENONnT a étendu les observations directes jusqu’à des énergies de neutrinos d’environ 17 kiloélectronvolts, révélant un signal dominé par les particules produites dans les réactions de fusion qui alimentent le Soleil.

Installé à 1 400 mètres sous le massif italien du Gran Sasso, le détecteur contient 5,9 tonnes de xénon liquide hautement purifié. En de rares occasions, un neutrino qui le traverse heurte un électron du xénon, produisant de minuscules éclairs lumineux et des signaux électriques. Les chercheurs ont réduit et mesuré avec précision les interférences provenant notamment du radon radioactif, du plomb et du krypton, permettant au faible signal solaire d’atteindre le seuil statistique de cinq sigma, habituellement utilisé pour annoncer une découverte en physique des particules.

Ces neutrinos proton-proton, ou pp, sont produits près du début de la principale chaîne de fusion du Soleil. Des mesures plus précises de leur flux pourraient donc mettre à l’épreuve les connaissances scientifiques sur la production d’énergie dans le cœur solaire.

Ce résultat montre également les progrès considérables des technologies de détection de la matière noire. XENONnT n’a pas encore découvert de matière noire, mais sa sensibilité croissante révèle d’autres interactions rares entre particules. Les neutrinos solaires finiront par devenir une source importante de bruit de fond dans la recherche de matière noire, posant un défi tout en ouvrant un champ fécond pour la recherche sur les neutrinos.