DAMIC-M : Explorer le secteur caché de la matière noire avec des CCD ultra-sensibles
DAMIC-M (Dark Matter in CCDs at Modane) est une expérience de détection directe de matière noire installée au Laboratoire Souterrain de Modane (LSM). Elle repose sur l’utilisation de capteurs à transfert de charge (CCDs) ultra-faibles en bruit, appelés Skipper CCDs, qui permettent une lecture de charge sans erreur et donc une résolution énergétique exceptionnelle. Ces capteurs offrent une sensibilité unique aux interactions infimes de particules de matière noire de faible masse avec les électrons de la matière ordinaire. Grâce à ces avancées technologiques, DAMIC-M est aujourd’hui le leader dans l’exploration du secteur caché, où la matière noire pourrait être constituée de particules interagissant faiblement via de nouveaux médiateurs.
Le prototype de l’expérience, la Low Background Chamber (LBC), a permis de démontrer la faisabilité de la détection d’interactions électroniques à des énergies ultra-basses, aboutissant à deux publications majeures dans Physical Review Letters. Ces résultats ont ouvert la voie à la mise en place de l’expérience complète, actuellement en cours d’installation au LSM. La version finale du détecteur sera dotée de plusieurs centaines de grammes de CCDs de nouvelle génération, avec une pureté radiative et un contrôle du bruit de fond sans précédent. Grâce à ces performances, DAMIC-M devrait, dans les deux prochaines années, explorer l’ensemble de l’espace des paramètres attendu pour la matière noire du secteur caché couplée aux électrons.
L’environnement souterrain du LSM, combiné à un blindage et des détecteurs d’une extrême pureté radiologique, permet d’éliminer une grande partie des bruits de fond, garantissant ainsi une sensibilité maximale aux interactions rares.
Le groupe DDM du pôle A2C est fortement impliqué dans le développement de l’expérience, en participant de l’étude du fonctionnement des détecteurs, en développant le système d’acquisition de l’expérience, et en contribuant fortement à l’exploitation des données. DAMIC-M s’inscrit dans une collaboration internationale regroupant plusieurs instituts en Europe et en Amérique. Ses résultats fourniront des contraintes essentielles sur les modèles de matière noire du secteur caché et orienteront les prochaines étapes de la recherche expérimentale dans ce domaine.