Aucune hypothèse n'est encore totalement certifiée quant à la nature des particules de matière noire, cependant, les WIMPs restent les candidats les plus probables.

Dans le but de valider ou non cette hypothèse, des physiciens ont lancé, parmi d'autres, l'expérience LUX en août 2013. Le détecteur LUX est une enceinte contenant plusieurs centaines de kilogrammes de xénon liquide et gazeux et plongé dans une cuve d'eau.  Il est enfoui à plus de 4 km de profondeur dans une mine du Dakota du Sud, aux Etats-Unis.

La matière noire est vraisemblablement formée de particules exotiques qui interagissent très peu avec la matière ordinaire. Aussi faut-il concevoir des outils de recherche très sensibles pour la détecter. LUX est le dernier né des dispositifs de détection directe de la matière noire. Son fonctionnement est simple mais astucieux: les particules de matière noire sont supposées traverser en permanence la matière ordinaire (la roche, les parois de la cuve, le xénon qu'elle contient…) en interagissant très peu avec elle. Mais la probabilité d’une interaction n’est pas nulle. Une particule de matière noire pourrait entrer en collision avec un atome de xénon du liquide, provoquant alors une émission lumineuse et arrachant un électron à l’atome. Cet électron, attiré par un champ électrique vers le xénon gazeux, y engendrerait une nouvelle émission lumineuse. Ces deux signaux lumineux seraient enregistrés par des détecteurs de lumière placés sur le bord de la cuve.

Cependant, l'idée se heurte à deux problèmes majeurs: d’une part, de nombreuses autres particules (rayons cosmiques,  radioactivité naturelle de la roche...) peuvent traverser la cuve et engendrer des signaux lumineux.  C'est pour essayer de se prémunir contre ces phénomènes qu'on a installé le dispositif de détection si profondément en entouré d'eau.

D’autre part, la probabilité d’interaction de la matière noire et de la matière ordinaire est inconnue, et les physiciens n'ont aucune idée du nombre de collisions qu'ils devraient s'attendre à voir.

 

Après trois mois de mesures, LUX n'a pas détecté de signaux imputables à la présence de matière noire. Les résultats de l'expérience restent néanmoins intéressants. Cela a permis de conclure que la probabilité d'interaction, ou section efficace, des particules de matière noire avec la matière ordinaire est très peu élevée, ce qui nous permet d'exclure des hypothèses de modèles de matière noire avec une section efficace élevée. 

Les chercheurs vont tout de même continuer à augmenter la sensibilité de leurs détecteurs, et peut-être finira-t-on par y voir plus clair sur la matière noire...