A-t-on découvert la première particule de matière noire ?

Une équipe internationale de scientifiques a annoncé le 1er septembre 2026, lors de la conférence TeV Particle Astrophysics au Japon, avoir détecté une particule inhabituelle avec le détecteur Lux-Zeplin (LZ), le plus grand détecteur de matière noire au monde. Cette particule pourrait être la première trace directe de la matière noire, une composante invisible de l’Univers dont l’existence n’est aujourd’hui confirmée que par ses effets gravitationnels sur les galaxies. Les chercheurs, dont le physicien Richard Gaitskell de l’université Brown et Sam Eriksen de l’université de Bristol, ont partagé leurs résultats sous forme d’un article en préprint soumis à la revue Physical Review Letters. Ils soulignent que cette observation pourrait marquer le début d’une meilleure compréhension de la matière noire en tant que particule, une quête entamée dans les années 1980.

La matière noire est une forme hypothétique de matière qui ne reflète, n’absorbe ni n’émet aucune lumière, ce qui la rend invisible aux télescopes classiques. Pourtant, elle représente environ 27 % de la masse et de l’énergie totales de l’Univers, contre seulement 5 % pour la matière ordinaire (étoiles, planètes, etc.). Les 68 % restants correspondent à une autre composante mystérieuse appelée énergie sombre. L’existence de la matière noire est déduite de son influence gravitationnelle sur le mouvement des galaxies et la formation des structures cosmiques. Par exemple, les galaxies tournent trop vite pour être maintenues ensemble par la seule gravité de leur matière visible, suggérant la présence d’une masse invisible. Aucune particule de matière noire n’a encore été identifiée avec certitude.

Le détecteur Lux-Zeplin (LZ) est un instrument scientifique situé aux États-Unis, dans le Sanford Underground Research Facility (Dakota du Sud). Il est conçu pour capturer les interactions extrêmement rares entre les particules de matière noire et la matière ordinaire. Le LZ utilise 10 tonnes de xénon liquide, un gaz noble, refroidi à -100 °C pour maximiser la sensibilité aux collisions. Lorsqu’une particule de matière noire traverse le xénon, elle pourrait entrer en collision avec un noyau d’atome, produisant un signal lumineux et électrique détectable par les capteurs. Le LZ est le résultat d’une collaboration internationale impliquant des centaines de scientifiques et d’institutions, dont le Lawrence Berkeley National Laboratory.

Si la particule détectée par le LZ est confirmée comme étant de la matière noire, cela représenterait une avancée majeure en physique et en cosmologie. Jusqu’à présent, les scientifiques n’ont pu observer la matière noire que de manière indirecte, par exemple en étudiant la rotation des galaxies ou les effets de lentilles gravitationnelles. Une détection directe permettrait de valider des théories comme celle des WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), des particules massives interagissant faiblement avec la matière ordinaire, proposées dans les années 1980. Cette découverte pourrait aussi ouvrir la voie à de nouvelles technologies et à une meilleure compréhension de la structure de l’Univers. Les chercheurs insistent cependant sur la nécessité de reproduire et de confirmer ces résultats avant de les considérer comme définitifs.