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Les détecteurs gaz noble

Dossier - La traque aux wimps est lancée !
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Wimp : c'est une particule qui est tant recherchée et qui n'a pas encore donné la preuve de son existence. C'est une véritable traque à laquelle se sont voués des chercheurs en développant des outils de capture rivalisant d'imagination !

  
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Un autre type de détecteurs concurrents des détecteurs cryogéniques utilisent des gaz nobles tels que le Xénon, l'Argon, le Néon ou encore l'Hélium qui ont la particularité de s'ioniser et de produire de la lumière simultanément lors d'une interaction.

Cette technique n'a pas encore atteint d'aussi bonnes performances que les détecteurs cryogéniques ; mais ce retard, dû à un intérêt tardif, est en passe d'être comblé.

Schéma du fonctionnement d'un détecteur gaz noble double phase

Cette technique est basée sur la coexistence des deux phases liquides et gazeuses du gaz noble dans un même récipient. Une particule qui interagit dans la phase liquide va produire un signal lumière et un signal charge. Le signal lumière L1 va être mesuré et les charges vont être conduites dans la phase gazeuse à l'aide d'un champ électrique. Une fois dans la phase gazeuse les charges électriques vont produire un deuxième signal lumineux L2.

Comme dans le cas des cristaux ionisants (Ge), un noyau qui recule produit moins de charges qu'un électron, par conséquent le rapport des signaux lumineux va être différent suivant que la particule qui a interagit est un WIMP (ou un neutron ) ou bien un électron (ou un photon).

Schéma des expériences XENON, WARP et XMASS utilisant du xénon ou de l'argon liquide

Tout comme pour les expériences de détecteurs cryogéniques les expériences utilisant des gaz nobles double phase commencent à être nombreuses, néanmoins l'expérience américaine XENON, l'expérience européenne WARP et l'expérience japonaise XMASS semblent être les plus avancées dans cette technique.