matière noire
La
masse des étoiles et gaz interstellaires visibles semble ne former qu’environ
10 % de la masse estimée des galaxies. Depuis les années 1930, les physiciens
cherchent à estimer la masse manquante de l’Univers appelée aussi matière
sombre ou noire parce qu’elle émet peu ou pas de rayonnement. C’est pourquoi
sont développées des cibles détectrices destinées à mesurer l’énergie de recul
des noyaux de cette cible si elle est frappée par une particule de matière
noire (comme un choc de billes de billard). Ces détecteurs doivent être
enterrés, pour être à l’abri du rayonnement cosmique qui peut faire lui aussi
reculer les noyaux du détecteur. L’expérience SIMPLE (pour Superheated
Instrument for Massive ParticLe Experiments) est installée dans le LSBB, à une
profondeur de 500 m. Les cibles détectrices sont des gouttelettes de liquide en
surchauffe (la goutte reste à l’état liquide au-dessus de la température de
vaporisation). Vieux principe mais technique relativement nouvelle dans ce
domaine de recherche, l’interaction avec la matière noire ou une particule massive
déclenche le passage instantané de la gouttelette à l’état de bulle. Cette
augmentation brutale de volume génère une onde de choc facilement détectée par
un petit microphone (un peu comme le bruit d’une goutte d’eau qui tombant sur
une poêle brûlante se vaporise instantanément). Ces détecteurs fonctionnent en
continu pendant des périodes pouvant aller jusqu’à trois mois
le projet "simple"
Les
données acoustiques et les valeurs de la pression sont enregistrées par
séquence de 8 minutes pour chaque détecteur. La température est également
surveillée en permanence durant les mesures. L’analyse des enregistrements consiste
en une série de procédures qui va permettre de ne conserver que les signaux
susceptibles d’être émis par un WIMP.
M. Felizardo1, TA Girard1, I. Lazaro2, T. Morlat1, A.C.
Fernandes1, J.G.Marques1, A. Kling1 and J. Puibasset3 (The SIMPLE
collaboration)
1 - C2TN, Instituto Superior
Técnico, Universidade de Lisboa, E.N. 10 (km 139.7), 2695-066 Bobadela, LRS, Portugal
2 - Laboratoire Souterrain à Bas Bruit (UMS
3538 UNS/UAPV/CNRS), 84400 Rustrel–Pays d’Apt, France
3 - CRMD-CNRS and Université
d’Orléans,
L’expérience est implanté dans une salle du laboratoire d’un
volume de 60 m3 située à 518 m de profondeur, appelée GESA. L’instrumentation
nécessaire au contrôle des conditions d’expériences et à l’acquisition des
données est déportée à l’extérieur dans un couloir adjacent. Les détecteurs
sont fabriqués au LSBB, dans la « salle blanche » du laboratoire, située à 70 m
sous terre. Une fois achevés, ils sont installés dans le bassin du GESA. Par
conséquent, de la création à l’utilisation, ils demeurent sous terre et
bénéficient ainsi d’une protection optimale. La fabrication d’un détecteur
nécessite 2 jours. La première étape de fabrication consiste à préparer, à
partir des ingrédients de base que sont la glycérine, l’eau et la gélatine
alimentaire, du gel purifié. Le gel est versé dans une bouteille placée ensuite
dans un caisson hyperbare. Le fréon est alors injecté dans la matrice de gel
sous des pressions de 10 bars ou plus et est ensuite fractionné en petites
gouttes par agitation rapide. La dernière étape consiste en une série de
refroidissements et de dépressurisations progressives pour parvenir au
détecteur final. Le détecteur est alors scellé avec un bouchon, pourvu de
passages pour les câbles des microphones et des capteurs de pression