Premiers résultats d'une recherche de nouvelle physique dans les reculs électroniques de XENONnT

Résultat scientifique Physique

XENONnT, le dernier détecteur du programme XENON cherchant la matière noire auquel participe le Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (SUBATECH, CNRS/IMT Atlantique/Nantes Université), présente un bruit de fond plus faible que jamais, ce qui facilite la recherche de phénomènes nouveaux et très rares avec une sensibilité sans précédent. Ses premiers résultats éclaircissent un mystérieux excès observé dans l’expérience précédente, XENON1T, et établissent des limites fortes sur les scénarios de nouvelle physique.

L'expérience XENONnT a été conçue pour rechercher les insaisissables particules de matière noire. Le détecteur contient près de 6000 kg de xénon liquide ultrapur comme cible pour les interactions entre particules ; il est installé à l'intérieur d'un veto à muons et neutrons actif de type Cherenkov à eau, profondément enfoui dans le Laboratoire National du Gran Sasso de l'INFN en Italie. Malgré une situation pandémique difficile, XENONnT a été construit puis mis en service entre le printemps 2020 et le printemps 2021. XENONnT a pris les premières données scientifiques sur 97 jours, du 6 juillet au 10 novembre 2021.

Les expériences de cette nature nécessitent les niveaux les plus bas possibles de radioactivité naturelle, qu'elle provienne de sources intrinsèquement présentes dans la cible de xénon liquide ou de matériaux de construction et de l'environnement. La première source, dominée par le radon, est la plus difficile à réduire et son élimination représente le Saint Graal des recherches actuelles au niveau de sensibilité de XENONnT. Cependant, la collaboration XENON a permis de réduire le radon à un niveau plus bas que jamais, grâce à une sélection poussée des matériaux et au fonctionnement réussi d'une colonne de distillation cryogénique, en ligne, qui élimine activement le radon du xénon.

Contact

Dominique Thers
Enseignant chercheur IMT Atlantique au Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (SUBATECH, CNRS/IMT Atlantique/Nantes Université)