MATIÈRE NOIRE LÉGÈRE

Les WIMP sont assez naturellement générés dans les extensions du modèle standard de la physique des particules telles que la supersymétrie. Ces modèles suggèrent des WIMP d'une masse de l’ordre de 100 GeV, soit des centaines de milliards d'électron-volts. Les recherches expérimentales de matière noire ont été fortement motivées par ce paradigme mais les WIMP ont échappé à la détection. Par ailleurs, aucune preuve expérimentale de la théorie de la supersymétrie n'a été trouvée au grand collisionneur de hadrons (LHC).

La communauté scientifique est donc allée au delà du paradigme des WIMPs en reconnaissant que la matière noire pouvait être formée de particules plus légères et aux interactions encore plus faibles avec la matière ordinaire. En particulier, un photon sombre, une version invisible et massive du photon ordinaire, pourrait être un composant fondamental de la matière noire ou servir de médiateur des interactions entre la matière ordinaire et la matière noire. Les particules candidates dans ce secteur dit “sombre" ou “caché" couvrent une large gamme de masses, allant jusqu’à une fraction d’électron-Volt, et sont en grandes parties non limitées par les expériences actuelles.

Une phase de R&D a eu lieu de 2013 à 2016 au laboratoire souterrain de SNOLAB au Canada. En 2016, nous avons installé un prototype de 40 g (DAMIC) dont les performances, la caractérisation du bruit de fond et la sensibilité à la recherche en matière noire ont prouvés le bien fondé de cette approche (Publications). Le prochain défi consiste à construire un détecteur d’environ un kilogramme qui sera installé au Laboratoire Souterrain de Modane en France. L’expérience DAMIC-M (DAMIC à Modane) utilisera les capteurs CCD les plus massifs jamais construits et aussi un nouveau concept de lecture du signal. Avec une sensibilité sans précédent, DAMIC-M fera un bond en avant de plusieurs ordres de grandeur dans l’exploration de l’espace des paramètres des particules de matière noire.