Pendant les dix prochains jours, CAST, le télescope à axions solaires du CERN, va recevoir les rayons du Soleil. Depuis la fenêtre du hall de l’expérience, la course de l’astre n’est en effet visible que deux fois par an, en mars et en septembre. Les scientifiques profitent de ces quelques jours pour améliorer l’alignement du détecteur par rapport à la position du Soleil, au millième de radian près.

En dehors de cette opération d’alignement, CAST suit le Soleil, mais ne le voit pas. L’expérience d’astroparticules est en effet à la recherche des axions solaires, des particules hypothétiques qui interagiraient si faiblement avec la matière ordinaire qu’elles traverseraient les murs sans être interceptées. C’est pour capter ces particules passe-muraille que le détecteur de CAST suit le mouvement du Soleil une heure et demie à l’aube et une heure et demie au crépuscule.

Les axions ont été imaginé pour résoudre un problème d’écart entre la théorie de l’infiniment petit et les observations. Ils ont été baptisés d’après le nom d’une marque de lessive car leur existence permettrait de « nettoyer » la théorie. S’ils existent, les axions pourraient être de bons candidats à la matière noire de l’Univers. La matière noire représenterait 80% de la matière de l’Univers, mais sa nature reste inconnue.

Après 12 ans de recherche, CAST n’a pas (encore) détecté d’axions solaires mais a établi la limite la plus restrictive sur leur mesure. L’expérience est ainsi devenue une référence mondiale en la matière.

Depuis deux ans, la collaboration, qui compte environ 70 chercheurs d’une vingtaine d’instituts, s’est aussi lancée dans la recherche d’un autre type de particules hypothétiques, les caméléons. Celles-ci ont été imaginées pour résoudre le problème de l’énergie sombre. L’énergie sombre qui, comme son nom l’indique reste mystérieuse et indétectable, représenterait près de 70% de l’énergie de l’Univers et serait à l’origine de l’accélération de l’expansion du cosmos. Des théories ont postulé que cette énergie sombre serait due à une cinquième force et les particules caméléons prouveraient l’existence de cette force. Elles ont été nommées du nom du reptile car elles interagiraient différemment suivant la densité de matière rencontrée.

Si les caméléons existent, ils pourraient, comme les axions, être aussi produits par le Soleil et être détectés par CAST. La collaboration a donc installé à l’extrémité de son aimant deux nouveaux détecteurs. Elle prépare également l’installation d’un capteur novateur, avec une membrane ultra mince, capable de détecter un déplacement de l’ordre de 10^-15 mètres, la taille d’un noyau d’atome !

Lisez l’article complet du Bulletin du CERN sur les recherches de CAST.