2 physiciens de Dresde proposent de faire surgir du vide des candidats à la matière noire

Vous n’avez jamais vu de matière noire, et personne ne l’a vue. Deux physiciens de Dresde proposent donc d’arrêter de la chercher et d’essayer de la fabriquer. Dans Physical Review D du 21 septembre 2026, Stefan Evans et Ralf Schützhold décrivent des noyaux atomiques accélérés au point de faire jaillir du vide des paires d’axions. L’axion est l’un des candidats au titre de matière noire.

La matière noire représenterait environ 27 % du contenu de l’Univers, contre 5 % pour la matière ordinaire, soit un rapport de six à un selon le CERN. Le matériel de la chasse existe déjà : au LHC, à la frontière franco-suisse, les ions de plomb se percutent à 5,36 TeV par paire de nucléons ; l’idée d’en tirer des axions est publiée le 21 septembre 2026.

Secouer le vide jusqu’à ce qu’il rende des particules

Le vide de la physique quantique grouille de paires de particules qui apparaissent et s’annulent trop vite pour être observées. L’effet Casimir statique en donne la trace : deux corps très proches s’attirent, parce que le vide ne pousse pas de la même façon des deux côtés.

L’effet Casimir dynamique va plus loin. Bougez l’une des parois assez vite et les paires virtuelles n’ont plus le temps de se refermer : elles deviennent réelles. L’image d’école est celle d’un miroir agité si violemment dans le noir qu’il finit par émettre de la lumière.

Evans et Schützhold transposent ce mécanisme aux noyaux atomiques. Leur point de départ vient de la chromodynamique quantique : dans la matière nucléaire, les condensats de quarks sont réduits, donc la masse effective de l’axion y baisse. Un noyau se comporte alors, pour le champ d’axions, comme un morceau de verre pour la lumière.

Le rapprochement ne s’arrête pas à l’image. La version complète du calcul décrit une diffusion axion-nucléon dont la dépendance en impulsion est dictée par la structure du noyau. Elle prévoit aussi une attraction de type Casimir entre deux noyaux immobiles. Les paires créées y sont lues comme une signature de l’effet Unruh, ce rayonnement que percevrait un observateur accéléré dans le vide.

Pourquoi des noyaux lourds

Dans les collisions ultrapériphériques, deux noyaux se frôlent sans se toucher : chacun est dévié par le champ de l’autre. Le collisionneur du CERN fait déjà se rencontrer des ions de plomb, dans un anneau de 26 659 mètres enfoui à 100 mètres sous terre. C’est cette accélération brutale, et très brève, qui secoue le vide. Les auteurs revendiquent l’analogie avec l’expérience de Rutherford.

Pour un noyau de fer et un axion de 10 MeV, la section efficace de diffusion vaut environ 40 microbarns. À 50 MeV et à une dizaine de femtomètres de distance, l’énergie Casimir entre deux noyaux de fer atteint l’ordre de 10 électronvolts. Ce sont des ordres de grandeur, pas des rendements attendus.

La probabilité de créer une paire varie comme la puissance quatrième de la masse de l’axion. Tout dépend donc d’un nombre que personne ne connaît. Les masses examinées dans le papier vont de 10 à 100 MeV.

Trois chasses en cours, une quatrième porte

La proposition arrive dans un paysage où trois chasses sont déjà en cours. AAP relevait le 3 septembre 2026 un seul événement inexpliqué en 220 jours de xénon liquide, au fond d’une mine du Dakota du Sud. Le 7 septembre, c’étaient 342 fréquences candidates sur 1 267 000 canaux, dans un observatoire écossais, sans pouvoir trancher entre photons noirs et axions. Au CERN, l’hélioscope CAST n’a trouvé aucune trace d’axion solaire dans les données 2012-2015.

Trois dispositifs, zéro axion.

Les quatre voies ne guettent pas la même chose, et c’est ce qui les rend complémentaires.

Un axion détecté réglerait deux problèmes d’un coup. Le CERN le présente comme une piste pour expliquer la subtile différence entre matière et antimatière, en plus de son rôle de candidat à la matière noire.

Aucun des chiffres ci-dessus n’est une détection. La proposition d’Evans et Schützhold reste un calcul sur le papier : elle ne décrit ni expérience programmée, ni méthode pour repérer les axions produits.

Le manuscrit était arrivé chez Physical Review D le 16 mai 2024. Il a été accepté le 24 août 2026, vingt-sept mois plus tard.

Article créé en collaboration avec l’IA.