Matière
Sur les traces de la matière noire
Une équipe de recherche internationale a pu améliorer considérablement notre connaissance de la matière noire dans le cadre d’une expérience de précision développée à l’Université de Berne. Réalisée à la source européenne de neutrons pour la recherche de l’Institut Laue-Langevin en France, l’expérience contribue grandement à la recherche de ces particules de matière encore inconnues.
Certaines particules élémentaires hypothétiques appelées axions forment une catégorie prometteuse de candidates à la matière noire. Un avantage important de ces particules de très faible masse est qu’elles pourraient expliquer en même temps d’autres phénomènes importants et encore incompris de la physique des particules.
Grâce à une expertise de longue date, l’équipe constituée autour d’Ivo Schulthess et de Florian Piegsa du Laboratoire de Physique des Hautes Énergies (LHEP) et de l’Albert Einstein Center for Fundamental Physics (AEC) de l’Université de Berne est parvenue à concevoir et à construire un appareil de mesure extrêmement sensible : l’expérience Beam EDM. Si les axions insaisissables existent effectivement, ils devraient laisser une signature caractéristique dans l’appareil de mesure bernois.
L’expérience permet de déterminer la fréquence de rotation des spins neutroniques en mouvement dans une superposition de champs électriques et magnétiques. Le spin de chaque neutron agit comme une sorte d’aiguille à boussole qui tourne comme l’aiguille d’une montre en raison du champ magnétique, mais presque 400 000 fois plus vite. Cette fréquence de rotation a été mesurée avec précision de manière continue. Les plus petites fluctuations périodiques qui seraient provoquées par l’interaction avec les axions ont également été analysées. Les résultats de l’expérience ont été sans équivoque : la fréquence de rotation des neutrons est restée inchangée, ce qui signifie qu’il n’y a aucune indication d’axions dans notre mesure.
Ces mesures, effectuées en collaboration avec des chercheurs français de la source européenne de neutrons pour la recherche de l’Institut Laue-Langevin, ont permis d’exclure expérimentalement une gamme de paramètres des axions jusqu’ici totalement inexplorée. L’expérience a permis de rechercher des axions hypothétiques qui seraient plus de 1 000 fois plus lourds que ce qui était possible jusqu’à présent avec d’autres expériences.
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Albert Einstein Center for Fundamental Physics (AEC)
L’Albert Einstein Center for Fundamental Physics (AEC) a été fondé en 2011. Son objectif est de promouvoir la recherche et l’enseignement en physique fondamentale à l’Université de Berne au plus haut niveau. L’accent est mis sur la physique expérimentale et théorique des particules et ses applications (par ex. la physique médicale), ainsi que sur les activités des entreprises dérivées et d’information qui y sont liées.
L’AEC a été créé avec le concours de l’Institut de physique théorique (ITP) et du Laboratoire de Physique des Hautes Énergies (LHEP) de l’Université de Berne. L’AEC, qui compte plus de 100 membres, est l’un des plus grands groupes universitaires de recherche qui travaillent en Suisse dans le domaine de la physique des particules ainsi qu’un acteur majeur à l’échelle internationale.
