L’expérience XENONnT ouvre une nouvelle ère pour l’astronomie neutrino
La collaboration XENON, à laquelle participe des scientifiques de Subactech (CNRS/Nantes Université/IMT Atlantique), a annoncé lors de la conférence IDM à L’Aquila, avoir capté et identifié le passage de neutrinos solaires. Ce type de détection, extrêmement rare et normalement réservé à des détecteurs 10 à 50 fois plus grands, a été rendu possible par l’extrême sensibilité du détecteur, conçu pour débusquer la matière noire. Il est si sensible qu’il parvient à ressentir non seulement les réactions nucléaires entre neutrinos et constituants du noyau, mais aussi les infimes chocs beaucoup plus fréquents que certains neutrinos vont infliger au noyau tout entier. Une première qui promet de révolutionner l’astronomie neutrino.
À l’intérieur du détecteur de matière noire XENONnT, blotti à 1400 m sous les Apennins, en Italie, 5,9 tonnes de xénon liquide ultra pur attendent d’éventuelles interactions avec des particules de matière noire. De ces interactions, la collaboration XENON n’en a vu nulle trace à ce jour. En revanche, celle-ci a annoncé le 10 juillet dernier, à l’occasion de la conférence IDM (International Workshop on the Identification of Dark Matter), avoir détecté un autre phénomène presqu’aussi renversant. À défaut de particules de matière noire, le détecteur a perçu les infimes « bousculades » quasi imperceptibles entre des neutrinos solaires et les noyaux de xénon de l’expérience. Un phénomène, connu sous le nom de « diffusion élastique cohérente des neutrinos sur les noyaux », ou CEνNS. Les physiciens théoriciens l’avaient envisagé dès 1974, mais il est si discret qu’il a fallu attendre 2017 pour qu’il soit expérimentalement démontré par l’expérience COHERENT à partir du flux de neutrinos artificiels produit sur l’installation neutronique d’Oak Ridge (ORNL, Tennessee, Etats-Unis). Avec l’annonce de la collaboration XENON, c’est donc la toute première fois que ce phénomène est observé avec des neutrinos d’origine naturelle. Une première qui ouvre des perspectives intéressantes pour l’astronomie neutrino, une astronomie qui étudie les astres, non pas en fonction des ondes qu’ils émettent, mais d’après les neutrinos qui en sortent.