Le détecteur de matière noire PandaX-4T observe des signes de neutrinos à 2,64 sigma

Le détecteur de matière noire XENONnT a observé des traces à 2,73 sigma de neutrinos solaires ⁸B (LCMF, 10 juillet 2024), résultat non encore publié sur arXiv. D’autres détecteurs de matière noire y parviendront également. Il est publié sur arXiv que le détecteur chinois PandaX-4T a observé des traces à 2,64 sigma du flux de neutrinos ⁸B (la signification statistique est similaire à celle de XENONnT). PandaX-4T est également un détecteur de xénon liquide, situé au laboratoire souterrain de Jinping en Chine. 95 jours de données ont été analysés lors de la mise en service (Courir 0, mise en service) et 164 jours après la première série de collecte de données (Course 1). 3 événements ont été observés (2,8±0,5 attendus) dans une exposition de 1,25 tonnes-an par la méthode de coïncidence des signaux d’ionisation et de scintillation, et 332 événements (sur un fond de 251±32), soit 75 ±28 événements dans une exposition de 1,04 tonne-année par la méthode d’ionisation. En conséquence, un flux de neutrinos ⁸B de (8,4 ± 3,1)×10⁶ cm⁻²s⁻¹ est estimé, compatible avec la prédiction du modèle standard. La combinaison naïve du résultat PandaX-4T avec celui de XENONnT offre une signification combinée d’environ (2,73² + 2,64²)⁰’⁵ = 3,7 sigmas.

Le « brouillard » de neutrinos est le résultat de la diffusion élastique cohérente neutrino-noyau (CEνNS), proposée en 1984 par Drukier et Stodolsky comme méthode de détection des neutrinos. En 1985, Goodman et Witten (oui, les spécialistes de la théorie des cordes) ont proposé d’utiliser la même idée pour détecter les particules de matière noire WIMP. CEνNS a été observé pour la première fois en 2017 à l’aide de neutrinos accélérateurs et d’un détecteur CsI (LCMF, 4 août 2017). Cette année, la première détection a été réalisée à l’aide de détecteurs au xénon. La probabilité de détecter des neutrinos dépend de l’énergie (de l’origine) du neutrino et s’avère très inhomogène ; Comme le montre la figure, il existe des régions à forte probabilité de détection entourées de zones à très faible probabilité. La région associée aux neutrinos solaires ⁸B pour le xénon (comme le montre la figure) se situe autour d’une section efficace de 3×10⁻⁴⁶ cm² et d’une masse pour une particule WIMP de l’ordre de 5,5 GeV/c². Grâce à des estimations précises du « brouillard » des neutrinos, il sera possible de différencier les événements de type neutrino des candidats particules de matière noire WIMP. L’article est PandaX Collaboration, “Première mesure du flux de neutrinos solaires ⁸B grâce à la diffusion élastique cohérente des neutrinos et des noyaux dans PandaX-4T”, arXiv : 2407.10892. [hep-ex] (15 juillet 2024), https://arxiv.org/abs/2407.10892.