À la recherche de la matière noire dans la mer
Les scientifiques plongent profondément pour découvrir le mystère de la matière noire dans l'univers.
KM3NeT Collaboration, S. Aiello, A. Albert, A. R. Alhebsi, M. Alshamsi, S. Alves Garre, A. Ambrosone, F. Ameli, M. Andre, L. Aphecetche, M. Ardid, S. Ardid, J. Aublin, F. Badaracco, L. Bailly-Salins, Z. Bardačová, B. Baret, A. Bariego-Quintana, Y. Becherini, M. Bendahman, F. Benfenati, M. Benhassi, M. Bennani, D. M. Benoit, E. Berbee, V. Bertin, S. Biagi, M. Boettcher, D. Bonanno, A. B. Bouasla, J. Boumaaza, M. Bouta, M. Bouwhuis, C. Bozza, R. M. Bozza, H. Brânzăş, F. Bretaudeau, M. Breuhaus, R. Bruijn, J. Brunner, R. Bruno, E. Buis, R. Buompane, J. Busto, B. Caiffi, D. Calvo, A. Capone, F. Carenini, V. Carretero, T. Cartraud, P. Castaldi, V. Cecchini, S. Celli, L. Cerisy, M. Chabab, A. Chen, S. Cherubini, T. Chiarusi, M. Circella, R. Clark, R. Cocimano, J. A. B. Coelho, A. Coleiro, A. Condorelli, R. Coniglione, P. Coyle, A. Creusot, G. Cuttone, R. Dallier, A. De Benedittis, B. De Martino, G. De Wasseige, V. Decoene, I. Del Rosso, L. S. Di Mauro, I. Di Palma, A. F. Díaz, D. Diego-Tortosa, C. Distefano, A. Domi, C. Donzaud, D. Dornic, E. Drakopoulou, D. Drouhin, J. -G. Ducoin, R. Dvornický, T. Eberl, E. Eckerová, A. Eddymaoui, T. van Eeden, M. Eff, D. van Eijk, I. El Bojaddaini, S. El Hedri, V. Ellajosyula, A. Enzenhöfer, G. Ferrara, M. D. Filipović, F. Filippini, D. Franciotti, L. A. Fusco, S. Gagliardini, T. Gal, J. García Méndez, A. Garcia Soto, C. Gatius Oliver, N. Geißelbrecht, E. Genton, H. Ghaddari, L. Gialanella, B. K. Gibson, E. Giorgio, I. Goos, P. Goswami, S. R. Gozzini, R. Gracia, C. Guidi, B. Guillon, M. Gutiérrez, C. Haack, H. van Haren, A. Heijboer, L. Hennig, J. J. Hernández-Rey, W. Idrissi Ibnsalih, G. Illuminati, D. Joly, M. de Jong, P. de Jong, B. J. Jung, G. Kistauri, C. Kopper, A. Kouchner, Y. Y. Kovalev, V. Kueviakoe, V. Kulikovskiy, R. Kvatadze, M. Labalme, R. Lahmann, M. Lamoureux, G. Larosa, C. Lastoria, J. Lazar, A. Lazo, S. Le Stum, G. Lehaut, V. Lemaître, E. Leonora, N. Lessing, G. Levi, M. Lindsey Clark, F. Longhitano, F. Magnani, J. Majumdar, L. Malerba, F. Mamedov, A. Manfreda, M. Marconi, A. Margiotta, A. Marinelli, C. Markou, L. Martin, M. Mastrodicasa, S. Mastroianni, J. Mauro, G. Miele, P. Migliozzi, E. Migneco, M. L. Mitsou, C. M. Mollo, L. Morales-Gallegos, A. Moussa, I. Mozun Mateo, R. Muller, M. R. Musone, M. Musumeci, S. Navas, A. Nayerhoda, C. A. Nicolau, B. Nkosi, B. Ó Fearraigh, V. Oliviero, A. Orlando, E. Oukacha, D. Paesani, J. Palacios González, G. Papalashvili, V. Parisi, E. J. Pastor Gómez, C. Pastore, A. M. Păun, G. E. Păvălaş, S. Peña Martínez, M. Perrin-Terrin, V. Pestel, R. Pestes, P. Piattelli, A. Plavin, C. Poiré, V. Popa, T. Pradier, J. Prado, S. Pulvirenti, C. A. Quiroz-Rangel, N. Randazzo, S. Razzaque, I. C. Rea, D. Real, G. Riccobene, A. Romanov, E. Ros, A. Šaina, F. Salesa Greus, D. F. E. Samtleben, A. Sánchez Losa, S. Sanfilippo, M. Sanguineti, D. Santonocito, P. Sapienza, J. Schnabel, J. Schumann, H. M. Schutte, J. Seneca, N. Sennan, P. Sevle, I. Sgura, R. Shanidze, A. Sharma, Y. Shitov, F. Šimkovic, A. Simonelli, A. Sinopoulou, B. Spisso, M. Spurio, D. Stavropoulos, I. Štekl, M. Taiuti, G. Takadze, Y. Tayalati, H. Thiersen, S. Thoudam, I. Tosta e Melo, B. Trocmé, V. Tsourapis, A. Tudorache, E. Tzamariudaki, A. Ukleja, A. Vacheret, V. Valsecchi, V. Van Elewyck, G. Vannoye, G. Vasileiadis, F. Vazquez de Sola, A. Veutro, S. Viola, D. Vivolo, A. van Vliet, E. de Wolf, I. Lhenry-Yvon, S. Zavatarelli, A. Zegarelli, D. Zito, J. D. Zornoza, J. Zúñiga, N. Zywucka
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Table des matières
- C'est quoi la matière noire au juste ?
- Comment on cherche la matière noire ?
- Le projet KM3NeT
- ARCA et ORCA : Le duo dynamique
- Ce qui se passe sous l'eau
- La recherche commence
- Regarder le Centre Galactique
- Jeter un œil au Soleil
- Calculs des données
- Et après pour KM3NeT ?
- Conclusion : La quête continue
- Source originale
Il était une fois, au fond de la mer Méditerranée, un groupe de scientifiques qui s'est lancé à la recherche d'une substance mystérieuse appelée Matière noire. Ce matériau étrange est censé représenter une part significative de l'univers mais est invisible et n'interagit pas avec la lumière, ce qui le rend difficile à repérer. C'est un peu comme essayer de trouver un chat dans une pièce remplie de meubles - il peut se cacher n'importe où !
C'est quoi la matière noire au juste ?
Pense à la matière noire comme à la colle invisible qui maintient tout dans l'univers. Sans elle, les galaxies s'éparpilleraient comme une piñata mal attachée. Les scientifiques ont compris que la matière noire existait parce qu'ils ont remarqué des comportements bizarres dans les galaxies et la façon dont elles se formaient. C'est comme quand tu vois un magicien sortir un lapin d'un chapeau - tu sais qu'il se passe plus de choses en coulisses que ce qu'on voit.
Comment on cherche la matière noire ?
Pour trouver la matière noire, les scientifiques cherchent les sous-produits créés quand les particules de matière noire interagissent entre elles ou se désintègrent. Imagine ces sous-produits comme des signaux de fumée d'un feu de camp caché. Une des façons les plus excitantes de jeter un œil sur la matière noire, c'est à travers les Neutrinos, qui sont de toutes petites particules capables de traverser presque tout sans s'arrêter. Ils sont comme les ninjas du monde des particules, passant inaperçus.
Le projet KM3NeT
Le projet KM3NeT est une grande mission d'exploration pour détecter ces neutrinos sournois. Il comprend deux télescopes sous-marins appelés ARCA et ORCA, situés dans la mer Méditerranée, au large des côtes d'Italie et de France. Ces télescopes sont conçus pour attraper la lumière produite quand un neutrino traverse l'eau – un peu comme repérer une étoile filante.
ARCA et ORCA : Le duo dynamique
ARCA signifie Recherche d'Astroparticules avec les Cosmiques dans l'Abîme, et son but est d'attraper des neutrinos à haute énergie venus de l'espace profond. Imagine ARCA comme un chien de chasse, flairant les gros morceaux de gourmandise cosmique.
ORCA, quant à lui, signifie Recherche d'Oscillation avec les Cosmiques dans l'Abîme. Son job est de chercher des neutrinos à plus basse énergie, qui ressemblent un peu aux chats curieux du monde des neutrinos. Ils ne sont pas aussi flamboyants, mais ils ont quand même beaucoup à offrir.
Ce qui se passe sous l'eau
Les détecteurs fonctionnent en captant la lumière émise quand les neutrinos entrent en collision avec des molécules d'eau. Chaque détecteur est rempli de capteurs spéciaux appelés modules optiques numériques (DOMs) qui détectent les éclats de lumière, comme des lignes de pêche attendant une prise. Quand un neutrino passe dans l'eau, il crée une lumière faible que les DOMs enregistrent. Plus il y a de DOMs qui s’allument, plus le signal est fort !
La recherche commence
Les scientifiques ont utilisé les données collectées d'ARCA et ORCA pour chercher des signes de matière noire. Ils se sont concentrés sur deux endroits principaux : le Centre Galactique, où les scientifiques pensent qu'il y a beaucoup de matière noire, et le Soleil, qui pourrait avoir des particules de matière noire perdues en chemin.
Regarder le Centre Galactique
Les scientifiques ont dirigé leurs détecteurs vers le Centre Galactique. On pense que cet endroit pourrait avoir un trésor de matière noire. C'est comme chercher un trésor enfoui au fond de l'océan, mais au lieu de ça, tu cherches dans l'immensité de l'espace. Ils ont analysé les signaux d'ARCA et ont travaillé sans relâche pour voir s'ils pouvaient détecter un excès de neutrinos, ce qui indiquerait la présence de matière noire.
Jeter un œil au Soleil
Puis il y a le Soleil, notre énorme boule de lumière. Les scientifiques croient que les particules de matière noire pourraient se retrouver piégées dans le Soleil, un peu comme des gens coincés dans les bouchons. Ils pensaient que si la matière noire traînait dans le cœur du Soleil, elle pourrait parfois entrer en collision avec de la matière ordinaire et produire des neutrinos.
Calculs des données
Les chercheurs ont pris toutes leurs données collectées et les ont analysées pour donner sens à ce qu'ils voyaient. Ils n'ont pas trouvé de gros pics d'activité des neutrinos, ce qui signifie qu'ils n'ont pas découvert de preuve directe de matière noire. Cependant, ils ont pu établir des limites sur la quantité de matière noire qui pourrait exister en fonction de ce qu'ils ont trouvé.
C'est un peu comme mesurer à quelle vitesse la glace dans ton congélateur fond. Si ça fond super vite, tu sais que tu as beaucoup de glace là-dedans. Si ça à peine fond, tu n'as peut-être pas tant que ça.
Et après pour KM3NeT ?
L'histoire de la découverte de la matière noire est loin d'être terminée ! Les détecteurs KM3NeT sont encore en construction et vont devenir encore plus puissants. Au fur et à mesure qu'ils construisent plus d'unités et affinent leurs techniques, les chercheurs espèrent découvrir plus d'indices sur cette substance insaisissable.
Comme un jeu de cache-cache, la recherche de la matière noire continue. Et à chaque étape, les scientifiques en apprennent un peu plus sur les secrets de l'univers.
Conclusion : La quête continue
À la fin, la recherche de la matière noire peut sembler décourageante, mais chaque donnée rapproche les scientifiques de la solution du mystère. Le projet KM3NeT n'est qu'un des nombreux efforts pour déterrer des connaissances cachées sur l'univers. Donc, même si on n'a pas encore trouvé la matière noire, l'aventure ne fait que commencer !
Alors la prochaine fois que tu regardes le ciel nocturne, souviens-toi que des scientifiques sont là-bas, plissant les yeux dans les profondeurs de l'univers, espérant capturer un aperçu de l'invisible et en apprendre plus sur ce qui compose notre maison cosmique.
Titre: First Searches for Dark Matter with the KM3NeT Neutrino Telescopes
Résumé: Indirect dark matter detection methods are used to observe the products of dark matter annihilations or decays originating from astrophysical objects where large amounts of dark matter are thought to accumulate. With neutrino telescopes, an excess of neutrinos is searched for in nearby dark matter reservoirs, such as the Sun and the Galactic Centre, which could potentially produce a sizeable flux of Standard Model particles. The KM3NeT infrastructure, currently under construction, comprises the ARCA and ORCA undersea \v{C}erenkov neutrino detectors located at two different sites in the Mediterranean Sea, offshore of Italy and France, respectively. The two detector configurations are optimised for the detection of neutrinos of different energies, enabling the search for dark matter particles with masses ranging from a few GeV/c$^2$ to hundreds of TeV/c$^2$. In this work, searches for dark matter annihilations in the Galactic Centre and the Sun with data samples taken with the first configurations of both detectors are presented. No significant excess over the expected background was found in either of the two analyses. Limits on the velocity-averaged self-annihilation cross section of dark matter particles are computed for five different primary annihilation channels in the Galactic Centre. For the Sun, limits on the spin-dependent and spin-independent scattering cross sections of dark matter with nucleons are given for three annihilation channels.
Auteurs: KM3NeT Collaboration, S. Aiello, A. Albert, A. R. Alhebsi, M. Alshamsi, S. Alves Garre, A. Ambrosone, F. Ameli, M. Andre, L. Aphecetche, M. Ardid, S. Ardid, J. Aublin, F. Badaracco, L. Bailly-Salins, Z. Bardačová, B. Baret, A. Bariego-Quintana, Y. Becherini, M. Bendahman, F. Benfenati, M. Benhassi, M. Bennani, D. M. Benoit, E. Berbee, V. Bertin, S. Biagi, M. Boettcher, D. Bonanno, A. B. Bouasla, J. Boumaaza, M. Bouta, M. Bouwhuis, C. Bozza, R. M. Bozza, H. Brânzăş, F. Bretaudeau, M. Breuhaus, R. Bruijn, J. Brunner, R. Bruno, E. Buis, R. Buompane, J. Busto, B. Caiffi, D. Calvo, A. Capone, F. Carenini, V. Carretero, T. Cartraud, P. Castaldi, V. Cecchini, S. Celli, L. Cerisy, M. Chabab, A. Chen, S. Cherubini, T. Chiarusi, M. Circella, R. Clark, R. Cocimano, J. A. B. Coelho, A. Coleiro, A. Condorelli, R. Coniglione, P. Coyle, A. Creusot, G. Cuttone, R. Dallier, A. De Benedittis, B. De Martino, G. De Wasseige, V. Decoene, I. Del Rosso, L. S. Di Mauro, I. Di Palma, A. F. Díaz, D. Diego-Tortosa, C. Distefano, A. Domi, C. Donzaud, D. Dornic, E. Drakopoulou, D. Drouhin, J. -G. Ducoin, R. Dvornický, T. Eberl, E. Eckerová, A. Eddymaoui, T. van Eeden, M. Eff, D. van Eijk, I. El Bojaddaini, S. El Hedri, V. Ellajosyula, A. Enzenhöfer, G. Ferrara, M. D. Filipović, F. Filippini, D. Franciotti, L. A. Fusco, S. Gagliardini, T. Gal, J. García Méndez, A. Garcia Soto, C. Gatius Oliver, N. Geißelbrecht, E. Genton, H. Ghaddari, L. Gialanella, B. K. Gibson, E. Giorgio, I. Goos, P. Goswami, S. R. Gozzini, R. Gracia, C. Guidi, B. Guillon, M. Gutiérrez, C. Haack, H. van Haren, A. Heijboer, L. Hennig, J. J. Hernández-Rey, W. Idrissi Ibnsalih, G. Illuminati, D. Joly, M. de Jong, P. de Jong, B. J. Jung, G. Kistauri, C. Kopper, A. Kouchner, Y. Y. Kovalev, V. Kueviakoe, V. Kulikovskiy, R. Kvatadze, M. Labalme, R. Lahmann, M. Lamoureux, G. Larosa, C. Lastoria, J. Lazar, A. Lazo, S. Le Stum, G. Lehaut, V. Lemaître, E. Leonora, N. Lessing, G. Levi, M. Lindsey Clark, F. Longhitano, F. Magnani, J. Majumdar, L. Malerba, F. Mamedov, A. Manfreda, M. Marconi, A. Margiotta, A. Marinelli, C. Markou, L. Martin, M. Mastrodicasa, S. Mastroianni, J. Mauro, G. Miele, P. Migliozzi, E. Migneco, M. L. Mitsou, C. M. Mollo, L. Morales-Gallegos, A. Moussa, I. Mozun Mateo, R. Muller, M. R. Musone, M. Musumeci, S. Navas, A. Nayerhoda, C. A. Nicolau, B. Nkosi, B. Ó Fearraigh, V. Oliviero, A. Orlando, E. Oukacha, D. Paesani, J. Palacios González, G. Papalashvili, V. Parisi, E. J. Pastor Gómez, C. Pastore, A. M. Păun, G. E. Păvălaş, S. Peña Martínez, M. Perrin-Terrin, V. Pestel, R. Pestes, P. Piattelli, A. Plavin, C. Poiré, V. Popa, T. Pradier, J. Prado, S. Pulvirenti, C. A. Quiroz-Rangel, N. Randazzo, S. Razzaque, I. C. Rea, D. Real, G. Riccobene, A. Romanov, E. Ros, A. Šaina, F. Salesa Greus, D. F. E. Samtleben, A. Sánchez Losa, S. Sanfilippo, M. Sanguineti, D. Santonocito, P. Sapienza, J. Schnabel, J. Schumann, H. M. Schutte, J. Seneca, N. Sennan, P. Sevle, I. Sgura, R. Shanidze, A. Sharma, Y. Shitov, F. Šimkovic, A. Simonelli, A. Sinopoulou, B. Spisso, M. Spurio, D. Stavropoulos, I. Štekl, M. Taiuti, G. Takadze, Y. Tayalati, H. Thiersen, S. Thoudam, I. Tosta e Melo, B. Trocmé, V. Tsourapis, A. Tudorache, E. Tzamariudaki, A. Ukleja, A. Vacheret, V. Valsecchi, V. Van Elewyck, G. Vannoye, G. Vasileiadis, F. Vazquez de Sola, A. Veutro, S. Viola, D. Vivolo, A. van Vliet, E. de Wolf, I. Lhenry-Yvon, S. Zavatarelli, A. Zegarelli, D. Zito, J. D. Zornoza, J. Zúñiga, N. Zywucka
Dernière mise à jour: 2024-11-15 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2411.10092
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.10092
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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